В каких двигателях используются форсунки

В каких двигателях используются форсунки

На рис. 3 показана конструкция охлаждаемой открытой форсунки дизеля 6БК-43. В нижней части корпуса форсунки установлен распылитель, имеющий пять отверстий диаметром 0,35 мм. Топливо подается в цилиндр двигателя топливным насосом по трубке, помещенной внутри корпуса форсунки. Давление при этом достигает 250 — 300 бар. Охлаждающая вода поступает через штуцер, опускается по каналам вниз, охлаждает распылитель и выходит через штуцер.

На рис. 4 изображена форсунка открытого типа дизеля 8ЧР 21,6/31 «Ганц Эндрашик». Детали форсунки монтируются в стальном корпусе, внутри которого располагаются дистанционная втулка, конусное сопло с одним отверстием и клапан в комплекте с седлом. Центральное отверстие сопла, вначале цилиндрическое, к выходу переходит в коническое. В проставочной трубке расположена клапанная пружина с державкой. Клапан и седло притерты друг к другу. Ножка клапана и державка соединены пружиной.

Топливо от топливного насоса по трубке подводится к штуцеру форсунки. Пройдя через центральное отверстие штуцера, оно открывает невозвратный клапан форсунки и поступает к конусному отверстию сопла. Как только давление в форсуночной трубке начинает уменьшаться, невозвратный клапан под действием пружины садится на свое седло, благодаря чему газы не могут проникнуть через сопло к топливоподводящему каналу.

Форсунки закрытого типа изготовляются автоматическими. Их внутренняя полость после впрыска топлива закрывается запорной иглой, вследствие чего перекрывается поступление топлива в камеру сгорания дизеля.

В нижней части стального корпуса форсунки с помощью гайки крепится распылитель и щелевой фильтр. Топливо, поданное насосом, проходит по каналам в корпусе форсунки и щелевом фильтре тонкой очистки и далее по каналам в корпус распылителя. При достижении давления топлива 200 бар приподнимается игла распылителя, составляющая с корпусом распылителя прецизионную пару. При этом игла воздействует на штангу, сжимает пружину форсунки, и топливо впрыскивается через семь отверстий корпуса распылителя в цилиндр двигателя. Сопловые отверстия имеют диаметр 0,25 мм. После снижения давления топлива игла под действием пружины садится в гнездо, резко прекращая впрыск. Зазор между иглой и корпусом составляет 0,001—0,003 мм. Топливо просачивается в зазоры

между иглой и распылителем и отводится по каналу в корпусе форсунки к штуцеру топливоотводящей трубки. Чтобы уменьшить просачивание топлива между корпусом и иглой распылителя, на последней сделаны две кольцевые канавки, которые являются лабиринтным уплотнением. В форсунке имеются сопло с одним отверстием и штифтовый распылитель.

Распылители с одним отверстием являются наиболее простыми по конструкции и менее сложны в изготовлении, чем с несколькими отверстиями. Они применяются в дизелях с раздельными камерами сгорания, так как последние сами по себе обеспечивают хорошее смесеобразование топлива с воздухом.

Топливо, подаваемое насосом, подводится по каналам в корпусе и распылителе в кольцевую расточку распылителя в нижней части. Когда давление топлива, создаваемое плунжером насоса и действующее на верхнюю коническую поверхность иглы, преодолевает усилие пружины, игла распылителя приподнимается, образуя кольцевой зазор шириной примерно 0,15 мм. Через этот зазор топливо впрыскивается в камеру сгорания.

В начале распыливания давление достигает 95— 110 бар. Регулируется оно винтом, после чего последний стопорится контргайкой. В конце подачи топлива, когда давление в трубопроводе снижается, игла под действием пружины садится на седло, отделяя полость форсунки от камеры сгорания.

В двигателях с предкамерным смесеобразованием топливо рас-пыливается последовательно форсункой и камерой предварительного сгорания. Конструкция рассматриваемой закрытой форсунки со щелевым фильтром двигателя 4СД 19/32 предусматривает только предварительное распылива-ние топлива в предкамеру через сопло диаметром 0,7 мм.

В отличие от ранее рассмотренных, в этой форсунке можно регулировать подъем иглы, контролировать ее работу и удалять из нее воздух. Подъем иглы регулируется винтом с контргайкой, а контроль за ее работой осуществляется с помощью проволочки, вставляемой в отверстие винта до упора в тарелку. Нормальная работа иглы характеризуется резкими толчками, ощущаемыми рукой.

Закрытая форсунка с несколькими отверстиями тихоходных дизелей средней мощности 8NVD-36 и 6NVD-48 относится к форсункам с постоянным сечением сопловых отверстий и разборным распылителем.

Рис 90 Форсунка открытого типа дизеля 6БК-43.

В последние годы на судовых двигателях получили распространение топливные форсунки с гидравлическим запором иглы (гидрозапорные форсунки). Принципиальным отличием этих форсунок является упрощенное внутреннее устройство (в ней отсутствуют толкатель, пружина, тарелка пружины, регулировочный болт с контргайкой и наружный колпак).

Посадка иглы распылителя осуществляется не механическим усилием пружины, а давлением гидросмеси, действующим на верхний торец иглы. Давление гидросмеси создается отдельным насосом высокого давления, навешенным на двигатель. Стаканы верхней части корпуса форсунки заменяются штуцерами, к которым подводится

под высоким давлением рабочая жидкость. В качестве жидкости используется смесь дизельного масла ДП-11 с дизельным топливом в пропорции 4:1.

На рис. 9 приведена принципиальная схема системы форсунок с гидравлическим запором. Принцип работы этой системы состоит в следующем: насос гидросмеси высокого давления, смонтированный на крышке картера двигателя и получающий движение через двуплечий рычаг от шайбы газораспределительного вала двигателя, засасывает рабочую жидкость из бака и через редукционный клапан, трубопровод и штуцер подает ее в пространство над иглой форсунки. Редукционный капан служит для перепуска излишков смеси в системе через трубопровод в бак. Величина давления в системе контролируется манометром.

Для уменьшения пульсации давления гидросмеси предусмотрено реле давления с тягой. Импульс давления через плунжер, связанный с тягой, воздействует на рейку насоса в случае понижения давления — увеличивая и в случае повышения давления— уменьшая подачу гидросмеси насосом. Трубопровод служит для подвода смеси к насосу. Автомат 1 повышения давления гидросмеси предназначен для повышения давления в системе перед пуском двигателя.

При работе двигателя с гидрозапорными форсунками повышается долговечность распылителей, отпадает необходимость в систематиче-пй проверке форсунки на давление впрыска топлива, понижается инимально устойчивое число оборотов двигателя, улучшается его экономичность при работе на частичных режимах.

Где в автомобиле находятся форсунки

Многие автолюбители, выслушивая от мастеров станций технического обслуживания о необходимости промывки или замены форсунок, не понимают, что это такое, и где они находятся. Все современные бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания оснащены системой впрыска топлива. Форсунка, как насос для подачи мощной, но тонкой струи топлива, является неотъемлемой частью этой системы впрыска. В данной статье мы расскажем, где в автомобиле находятся форсунки и принцип их работы.

Определение понятия форсунка

Форсунка – это электромагнитный клапан, который управляется специальной программой в блоке управления двигателем. Благодаря форсунке топливо в цилиндры подается дозированно. Когда говорят об инжекторе, имеют в виду систему управляемых форсунок.

Существуют различные виды форсунок для:

— центрального впрыска топлива;

— распределенного впрыска топлива;

— непосредственного впрыска топлива.

Принцип работы форсунок

К каждой форсунке топливо от топливной рампы подается под определенным давлением. На электромагнит форсунки поступают электрические импульсы от блока управления двигателем. Они приводят в действие специальный игольчатый клапан, который открывает и закрывает канал в форсунке. Чем дольше поступаемый электрический импульс, тем дольше открыт игольчатый клапан, и тем больше подается топлива. Время открытия игольчатого клапана регулирует блок управления двигателем. Помимо этого, разновидности форсунок позволяют создавать разные формы и направленность факела распыляемого топлива, что существенно влияет на процесс смесеобразования.

Расположение форсунок в двигателе автомобиля

В таблице ниже указано расположение форсунок в двигателе в зависимости от типа впрыска топлива.

Промывка форсунок

В связи с наличием в топливе вредных примесей, на форсунках может накапливаться нагар. Операция промывки форсунок подразумевает процесс вымывания загрязнений из системы форсунок. Промывать форсунки можно специальной жидкостью (специальная присадка). При этом форсунки можно даже не снимать с двигателя. Такая присадка добавляется к топливу, и двигателю дают поработать на такой смеси 2-3 тысячи километров. Также можно делать более быструю промывку форсунок, не снимая их с двигателя. Для этого используется специальная установка, которая подсоединяется к мотору вместо топливного насоса. В форсунки подается специальное промывающее топливо – сольвенте. Такая промывка занимает порядка 15 минут.

Также можно очистить форсунки от нагара с помощью ультразвукового стенда. Для этого форсунки снимают с топливной системы двигателя.

Дизельные двигатели грузовых автомобилей и тракторов. Запасные части, регулировки и ремонт.

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.

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

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.

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.

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.

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

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, 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 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.

Форсунки и корпуса форсунок дизельных двигателей

Функции

Форсунки и их корпуса служат в качестве соединительного элемента между насосом подачи топлива и двигателем.
Их основными функциями являются: участие в дозировании топлива; распыливание топлива; обеспечение характеристик впрыскивания; герметизация камеры сгорания.

Дизельное топливо впрыскивается при максимальных величинах давления порядка 1200 бар, значения которых в будущем, вероятно, будут еще выше. В этих условиях дизельное топливо перестает вести себя как сплошная несжимаемая жидкость и становится сжимаемым. Во время короткого времени подачи (в пределах 1 мс) топливо в системе высокого давления как бы сжимается — поперечное сечение соплового отверстия форсунки определяет количество топлива и распределение его в камере сгорания двигателя.
В соответствии с длиной, диаметром отверстия и его направлением форсунка оказывает основное влияние на образование факела топлива с соответствующими изменениями показателей мощности, расхода топлива и токсичности отработавших газов двигателя.
В определенных пределах возможно обеспечить оптимальное управление, определяемое ходом запорной иглы форсунки и регулированием ее характеристики.
Распылительное сопло должно обеспечивать герметичность системы впрыскивания топлива при чрезмерном нагреве до температур порядка 1000°С и при высоком давлении газов в камере сгорания двигателя. Для предупреждения противотока горящих газов, когда сопла форсунки все еще открыты, давление в камере повышенного давления форсунки должно быть выше, чем давление в камере сгорания. Это требование становится особенно важным в конце впрыскивания (когда уменьшение давления впрыска сопровождается чрезмерным возрастанием давления продуктов сгорания). Оно может быть обеспечено только тщательным согласованием работы насоса впрыскивания топлива, распылительного сопла и запорной иглы.

Конструкции

Конструкции Дизели с разделенными камерами сгорания (предкамерами и вихревыми камерами) требуют разработки форсунок, отличающихся от используемых в неразделенных камерах сгорания. Для данных камер сгорания используются закрытые форсунки (с запорной иглой), имеющие распылитель с одним отверстием и обычно оснащенные иглами, открывающими одно отверстие. Двигатели с непосредственным впрыскиванием топлива с неразделенными камерами сгорания обычно требуют применения форсунок со многими распылительными отверстиями.

Дроссельно-игольчатые форсунки

Один распылитель (тип DN..SD..) и один корпус форсунки (тип КСА с резьбовым соединением) обычно используются в двигателях с предкамерой и вихревой камерой. Стандартный корпус форсунки имеет резьбу М 24х2 и отворачивается 27-миллиметровым гаечным ключом.

Форсунки DN 0 SD в основном имеют диаметр иглы 6 мм с нулевым углом факела. Применяются и распылители с коническим углом факела (например, 12° для DN 12 SD..). Когда пространство для установки форсунок ограничено, то используются корпуса меньших размеров (например, КСЕ).

Штифтовой распылитель:
1 — нажимной штифт; 2 — распылитель; 3 — игла; 4 — впускной канал; 5 — камера сжатия; 6 — распылительное отверстие; 7 — штифт распылителя

Отличительной характеристикой штифтовых форсунок является изменение отверстия распылителя (и, следовательно, скорости потока) в виде функции хода иглы.

Сопло в виде распылительного отверстия показывает немедленное возрастание проходного сечения во время открытия иглы. Штифтовые форсунки характеризуются очень плавным ростом сечения при средних величинах хода иглы. В пределах этого диапазона хода штифт иглы остается в распыливающем отверстии. Пропускное отверстие для потока состоит только из небольшого углового зазора между отверстием распыления большего размера и штифта иглы. При возрастании хода иглы она полностью открывает отверстие распылителя с последующим существенным возрастанием размера отверстия.

Это изменение отверстия, чувствительного к длине хода, может использоваться для организации в определенной степени управления законом впрыскивания. В начале впрыскивания из форсунки в камеру сгорания вводится только ограниченное количество топлива, а основная его часть подается в конце цикла. Такая последовательность впрыскивания снижает жесткость процесса сгорания.

При малом сечении отверстия и излишне малом ходе иглы ускоряется возвращение иглы из зоны дросселирования. Впрыскиваемое количество топлива, приходящееся в единицу времени, резко возрастает, и, соответственно, повышается жесткость процесса сгорания. Подобное влияние оказывается при использовании чрезмерно малых отверстий в конце цикла впрыска топлива — объем, перемещаемый закрывающейся иглой форсунки, ограничивается более узким отверстием. Результат — увеличение продолжительности такта впуска топлива. Таким образом, конфигурация отверстия должна точно соответствовать закону подачи топлива насосом с учетом специфических условий процесса сгорания топлива.

Во время работы двигателя в дросселирующем зазоре происходит коксование (отложение нагара). Уровень формирования отложения определяется качеством топлива и условиями работы двигателя. В большинстве случаев для прохода топлива остается только 30-процентное сечение по отношению к исходному. Значительно меньшие и более ровные отложения обнаруживаются на плоских игольчатых форсунках, в которых кольцевое отверстие между корпусом форсунки и штифтом почти равно нулю. Уменьшение площади пропускного сечения потока способствует повышению эффекта самоочищения.

Температуры свыше 220°С ускоряют образование нагара на форсунках. Для предотвращения этого явления применяются тепловые экраны, передающие тепло от камеры сгорания к головке блока цилиндров. Для выполнения отверстий распыления, которые бы соответствовали точным геометрическим допускам,используются наиболее совершенные технологии.

Многоструйные распылители

Для форсунок этого типа имеются разнообразные комплекты распылителей (DHK). В противоположность штифтовым, многоструйные распылители обычно устанавливаются в заранее заданном положении для обеспечения правильного соотношения между угловым расположением сопловых отверстий и камерой сгорания двигателя. По этой причине для установки комплекта, включающего форсунку и корпус, в головке блока цилиндров обычно используются выступы или банджо-болты, а дополнительное винтовое удерживающее устройство обеспечивает необходимую ориентацию. Многодырчатые форсунки используют диаметры игл 6 и 5 мм (размерность S) и 4 мм (размерность Р). Пружины форсунок должны соответствовать различным диаметрам игл и предельным величинам давлений во время открытия (>180 бар).

Многоструйный распылитель: 1 — нажимной штифт; 2 — распылитель; 3 — игла распылителя: 4 — впускной канал; 5 — камера высокого давления; 6 — распыливающее отверстие; 7 — закрытый объем; 8 — угол между распыливающими отверстиями

В конце впрыскивания существует опасность засасывания в форсунку продуктов сгорания, поэтому необходимо предотвращать нестабильность гидравлических процессов. Диаметр запорной иглы и ее пружина должны тщательно подбираться с целью обеспечения надежной герметизации топливной форсунки. Существуют три различных варианта закрытого объема в концевом конусе форсунок многодырчатого типа: конический закрытый объем, цилиндрический закрытый объем и запираемые отверстия. В зависимости от типа распыливающего отверстия, в конце
впрыскивания топлива в форсунке остается некоторый заданный объем топлива, который затем испаряется и в камеру сгорания попадают пары топлива.

Этот объем уменьшается в следующем порядке в зависимости от выбираемых вариантов форсунок: штифтовая форсунка, форсунка с запираемыми отверстиями и плоско-игольчатая форсунка. Выпуск углеводородов в составе отработавших газов двигателя уменьшается в том же порядке в зависимости от уровня испарения топлива.

Длина распылительного отверстия ограничивается механической прочностью конуса форсунки. В настоящее время минимальная длина соплового отверстия впрыска топлива составляет 0,6. 0,8 мм для цилиндрических и конических закрытых объемов. Для форсунок с запираемыми объемами допустима длина соплового отверстия 1 мм, но только в том случае, когда для производства распылительных отверстий используются специальные методы обработки.

Тенденцией является уменьшение длины отверстия, так как это позволяет в основном обеспечивать лучший контроль над снижением дымности отработавших газов. Для обеспечения допусков по пропускной способности в пределах ±3,5% для форсунок многодырчатого типа может быть использован процесс сверления. Дополнительные прецизионные процедуры (например, гидроэрозионная обработка) могут применяться в пределах допусков ±2% для конкретных случаев применения. Однако термостойкость материалов ограничивает максимальные температуры для однодырчатых форсунок приблизительно до 270°С. Во время работы в особо трудных условиях следует иметь в распоряжении термозащитные втулки, а также охлаждаемые топливные форсунки для двигателей с большим рабочим объемом.

Формы распылителей:
1 — штифтовой распылитель;
2 — штифтовой распылитель с плоскоусеченной иглой: 2а — вид сбоку; 2b — вид спереди; 3 — многоструйный распылитель с коническим закрытым объемом; ; 4 — многоструйный распылитель с цилиндрическим закрытым объемом; 5 — распылитель с

Уважаемый посетитель! Мы физически не можем отвечать на каждый комментарий..
Для того, чтобы Вы могли самостоятельно (или с помощью ближайшего автосервиса) устранить неисправности дизеля, мы разработали ОнлайнДиагностику. Это интерактивное руководство, которое содержит все известные причины неисправностей дизельных двигателей и указывает пути достижения правильной работы конкретного двигателя.

Приглашаем вас воспользоваться ОнлайнДиагностикой прямо сейчас!