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.
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:
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.
Классифицируют форсунки по типу подачи:
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 (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:
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.
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.
Когда двигатель автомобиля работает, то его топливная система постоянно подвергается опасности осаждения загрязнений на своих элементах (форсунки, топливопроводы, регулятор давления, впускные клапаны, топливная рампа). Все эти опасности в первую очередь содержаться в топливе, конечно в последнее время качество топлива поднялось, но до иностранных аналогов еще далеко. Кстати в хорошем топливе содержатся присадки не позволяющие копиться загрязнениям в топливной системе и очищающие камеру сгорания двигателя.
В наше время форсунки делаются с допуском 1 мкм, что позволяет им провести где-то миллиард циклов. Основная причина, по которой их производительность нарушается, заключается в загрязнении в процессе работы, несмотря на то, что путь всяким механическим частицам преграждают фильтры, которые отсеивают частицы больше, чем 10-20 мкм. Место установки фильтров — топливная магистраль и сама форсунка. Основная причина загрязнения заключается в неизбежном присутствии тяжелых частиц в топливе. Самое большое накопление грязи происходит после того, как двигатель заглушат. В этот момент, за счет того, что форсунка нагревается от двигателя, температура ее корпуса повышается, тогда как нет охлаждающего действия топлива. Легкие частички топлива, находящиеся в форсунке, испаряются, ну а тяжелые оседают, как лаковые отложения, уменьшающие сечение в калиброванном канале. Например, отложения толщиной в 5 мкм могут уменьшить пропускные способности данного канала где-то на 25%. Загрязнение отверстий в форсунках препятствует образованию топливной смеси, запорный клапан регулятора давления теряет свою герметичность, а топливный насос повышенного давления у дизелей уменьшает производительность своей работы.
Главными признаками засорения форсунок являются затруднение пуска двигателя; перебои в работе двигателя на холостом и переходном режиме; провалы, когда слишком резко нажимается педаль газа; теряется мощность двигателя и наблюдается ухудшение динамики разгона; увеличивается топливный расход; повышается токсичность выхлопных газов; детонация, возникающая при разгоне двигателя вследствие увеличения температуры в камере сгорания; пропуск воспламенений; хлопки выпускной системы; поломка датчика, определяющего уровень кислорода, а также выход из строя каталитического нейтрализатора. Когда наступает морозное время года, неполадки с форсунками особенно заметны — холодный двигатель редко нормально заводится.
Существует два способа очистки топливных форсунок:
Второй способ очистки намного эффективней, чем промывка без демонтажа, но при первом способе очищаются еще и другие части системы, такие как рампа, запорный и впускной клапана, насос высоких давлений и т. д. Стоимость проведения очистки во многом зависит от самого двигателя, и составляет 10-30$ за форсунку. Для некоторых отечественных автомобилей и иномарок экономически выгоднее устанавливать новые форсунки, чем очищать старые.
Доказано, что регулярное использование качественной химии раз в 5000 километров, которая заливается в бак с топливом для промывки топливной системы и удаления нагара обеспечивает длительную бесперебойную работу форсунок и топливной системы в целом, но это справедливо только для новых автомобилей и при регулярном использовании, а когда уже появляются признаки неисправности то прямая дорога в автосервис.
Сегодня в авто сервисах широко используют недорогие одноконтурные установки, которые представляют собой емкости, содержащие сольвент, располагающиеся на передвижной стойке рядом с двигателем или под капотом автомобиля. Рабочий принцип этой одноконтурной установки следующий.
К топливной рампе на входе присоединяется нагнетательный шланг. Сольвент, который служит и очищающим, и топливным средством, поступает из емкости посредством повышения давления, которое создает воздушный компрессор, присоединенный к емкости с сольвентом. Минус ее заключается в том, что очищающая жидкость минует регулятор давления, тем самым не очищая его запорного клапана и очень поверхностно промывая топливную рампу. Более того нет возможности проверить результат промывки с помощью диагностики, она полностью отсутствует на установках этого класса. Не редкость также применение сольвентов сомнительного происхождения с очень низкими очищающими способностями. Это делается с целью минимизации расходов и получения максимума прибыли. Можно привести в пример случай, когда работники известной СТО выполняли промывку форсунок с помощью самого обычного бензина, выдавая его при этом за специальную очищающую жидкость высокого качества. Естественно, никакой пользы от данной очистки не наблюдалось.
Оптимально применять двухконтурную систему очистки, которая в отличие от примитивного бачка со специальной очищающей жидкостью является высокопрофессиональным оборудованием. Практическое применение данного двухконтурного стенда гарантирует качественную очистку любого двигателя.
В таком стенде присутствует собственный насос который обеспечивает подачу специальной жидкости (сольвента) под давлением прямо в топливную рампу, а ее излишки проходят сквозь регуляторы давления по обратному пути в резервуар установки. Данная схема способствует наиболее эффективному очищению всех частей двигателя, т.е. не только форсунок, но и регулятор давления , и топливную рампу. Более того в электромеханической системе впрыска происходит очищение дозатора-распределителя. Посредством сольвента эффективно удаляются нагары и загрязнения впускных клапанов в двигателе, которые препятствуют движению топливной смеси, а также отложения и нагар на поршнях и камере сгорания. На двигателях использующих дизель идет эффективная промывка ТНВД (топливный насос высокого давления), в связи с тем, что очищающая жидкость поступает непосредственно на вход ТНВД.
Топливную систему рекомендуется промывать каждый раз через 15-20 тысяч километров , и в большинстве случаев проблем, которые описаны выше, просто не возникнет. Для дизельных двигателей, которые работают с отечественным дизельным топливом (соляркой, серы в которой содержится около 2%) пробег от промывки до промывки составляет 10 тысяч километров.
Общество задается очень актуальным вопросом — а чем мыть-то? Очищающие жидкости выпускаются очень многими производителями. После проведения многих тестов и экспериментов, российская продукция на пример «Мойдодыра» или «Туалетного утенка», к сожалению, качеством похвастаться не может. Более-менее качественные сольвенты, по данным некоторых фирм-экспериментаторов, производит Германия (LIQUI MOLY), Бельгия (WYNN*S), США (HI-GEAR). Самым лучшим согласно результат независимых тестов, проведенных компанией «Иномотор» является очищающая жидкость американской компании «CARBON CLEAN». Этот сольвент по своей способности удалять застарелые отложения и очищающим свойствам оказался на 25% лучше остальных сольвентов справляется со своей задачей.
После того, как установка завершит свою работу, процедуру очистки рекомендуется продолжить посредством езды в 10 км при форсированном режиме, при этом температура и давление служат катализатором, т.е. во время движения происходит удаление шлама, размягченного сольвентом в топливной системе, камере сгорания, с впускных клапанов и днищах поршневой группы. После того, как промывка будет произведена, настоятельно советуется поменять масляный фильтр и масло в двигателе, в связи с тем, что небольшое количество специальной очищающей жидкости все-таки попадает в масляную систему, хотя это и не может навредить двигателю, так как концентрация специальной жидкости, попавшей в масло, предельно мала, и не способна изменить химические свойства масла. Но, тем не менее, промывку в топливной системе рекомендуется проводить вместе с плановой заменой масла. В нашей стране, к сожалению, практически невозможно найти станцию, где о масле при очистке форсунок вспоминают сами, а не с подачи владельца автомобиля.
По окончанию вышеуказанных процедур, рекомендуется, для повышения результата очистки, залить внутрь топливного бака жидкость, предназначенную для очищения клапанов, которая на протяжении шести рабочих часов двигателя уничтожит нагар на впускных клапанах и камере сгорания, хотя, нужно быть осторожней, кто знает что у вас наросло в двигателе (а если ездили постоянно в натяг и только на малых оборотах то нагар например на днище поршня может достигать нескольких миллиметров) и как это начнет отлетать при использовании очистителя.
Вот теперь можно расслабиться… до следующей чистки двигателя. Настоятельно советуем Вам после десяти или двадцати тысяч километров прочитать снова эту статью. И тогда Вы забудете о проблемах с двигателем!
Материалы по теме:
Диагностика топливных форсунок и бензонасоса автомобилей ВАЗ-2110-12
autoshas.ru
Форсунки впрыска топлива бензиновых двигателей
Форсунка является основным исполнительным устройством в любой системе впрыска. Ее главная задача — распылять топливо на мелкие частицы в нужном месте впускного воздушного тракта или непосредственно в цилиндрах двигателя. Форсунки бензиновых и дизельных двигателей выполняют одинаковые функции, но по принципу действия и конструкции — это совершенно разные устройства. В данной главе описываются форсунки только для бензиновых двигателей. Общие сведения
Форсунки впрыска бензина (ФВБ) по конструктивному устройству и по типу реализованного в них способа управления подразделяют на гидромеханические, электромагнитные, магнитоэлектрические и электрогидравлические. В современных системах впрыска бензина используются в основном первые два вида.
По назначению в системе впрыска форсунки бывают пусковыми и рабочими. Рабочие форсунки делят на два вида: центральные форсунки для одноточечного импульсного впрыска и клапанные форсунки для впрыска топлива с распределением по цилиндрам. Разрабатываются рабочие форсунки для впрыска бензина под высоким давлением непосредственно в цилиндры двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Следует отметить, что форсунки впрыска бензина изготовляются под каждый тип двигателя индивидуально, т.е. форсунки впрыска не унифицируются и, как правило, не могут переставляться с одного типа двигателя на другой. Исключение составляют универсальные гидромеханические форсунки фирмы BOSCH для механических систем непрерывного впрыска бензина, которые широко применялись на различных двигателях в составе системы "K-Jetronic". Но и эти форсунки имеют несколько невзаимозаменяемых модификаций. Почти все форсунки впрыска бензина содержат внутри корпуса мелкосетчатый фильтр тонкой очистки топлива, который часто является причиной нарушения работоспособности форсунки. Восстановить нормальную работу форсунки с загрязненным фильтром можно принудительной промывкой всей системы впрыска специальным многокомпонентным растворителем, который добавляют в моторное топливо (в бензин), и двигатель включают в работу на холостом ходу на 30-40 мин. В настоящее время для этой цели продаются специальные промывочные установки и растворитель. Промывка форсунки вне двигателя путем "отмачивания" в ацетоне или продувкой воздухом не эффективна. Следует также заметить, что современные форсунки впрыска бензина неразборные и ремонту с демонтажом на детали не подлежат. Гидромеханические форсунки
Гидромеханические форсунки (ГМ-форсунки) бывают открытого и закрытого типов. Первый тип ГМ-форсунок представляет собой жиклерные форсунки и в современных системах впрыска бензина не используется. ГМ-форсунки закрытого типа предназначены для применения в механических системах непрерывного распределенного по цилиндрам впрыска топлива на бензиновых ДВС. Такие форсунки не имеют электрического управления. Они открываются под напором бензина, а закрываются возвратной пружиной. Давление напора бензина, при котором закрытая форсунка открывается, называется начальным рабочим давлением (НРД) форсунки и обозначается как Рфн. ГМ-форсунки закрытого типа устанавливаются в предклапанных зонах впускного коллектора для каждого цилиндра в отдельности.
По конструкции закрытые форсунки могут различаться устройством запорного клапана и способом крепления в литом корпусе впускного коллектора. По типу запорного устройства закрытые форсунки подразделяют на форсунки со сферическим, дисковым и штифтовым клапаном; по способу крепления — на вставные и резьбовые.Закрытые ГМ-форсунки в дозировании топлива участия не принимают. Их главная функция — распылять бензин на горячие впускные клапаны двигателя. При этом распыленные частицы бензина переходят в парообразное состояние, а впускной клапан охлаждается. Чтобы не было соприкосновения струи бензина со стенками предклапанной зоны впускного коллектора, бензин распыляется с раскрывом на угол не более 35е, а форсунка по отношению к клапану устанавливается по строго заданной геометрии.Дозирование топлива в механической системе впрыска производится изменением напора бензина у постоянно открытого распылительного сопла форсунки. При этом давление напора формируется давлением вне форсунки — в дифференциальном клапане дозатора-распределителя механической системы впрыска.Для того чтобы клапан форсунки закрытого типа находился в состоянии "открыто", давление бензина в клапанной полости 6 должно быть все время несколько выше усилия Рп возвратной пружины 10 (Рфн > Р„).Это достигается заданием достаточно высокого (не менее 6 бар) рабочего давления Ps (РДС) в системе (в топливоподающей магистрали до дозатора-распределителя) и поддержанием РДС на постоянном уровне.
Основными параметрами закрытой форсунки являются пять показателей.
1. Начальное рабочее давление Рфн (НРД) форсунки сразу после ее сборки на заводе-изготовителе (давление открывания новой форсунки). НРД для закрытых форсунок разных модификаций лежит в пределах 2,7...5,2 кг/см2. Для новых форсунок из одного типоразмерного ряда НРД может отличаться не более чем на ±20%. При подборе комплекта форсунок на двигатель различие НРД не должно превышать ±4%. В продажу (как запчасти) форсунки поступают с одинаковым НРД в упаковке. Замена форсунок неполным комплектом может стать причиной нарушения нормальной работы двигателя.
2. Минимальное рабочее давление Рф т|„ (МРД) форсунки после ее приработки на двигателе (после 5000 км пробега). Это давление становится меньше НРД новой форсунки на 15...20% и стабилизируется (за 5 лет нормальной эксплуатации изменяется не более чем на 5%).
3. Рабочее давление Рф форсунки после ее приработки. Это изменяющееся во время работы двигателя давление во внутренней полости форсунки от минимального рабочего давления Рф min (МРД) до максимального значения рабочего давления Ps max(РДС)в механической системе впрыска.
4. Давление отсечки форсунки Р0 (ДОТ). Это давление, ниже которого форсунка надежно закрытаиногда называется давлением слива). Давление отсечки всегда меньше Рф min на 1,0...1,5 кг/см2, но несколько больше остаточного давления Рост в системе впрыска сразу после выключения двигателя.
5. Производительность Пф форсунки. Это количество бензина, которое распыляется через постоянно открытую форсунку за единицу времени при определенном рабочем давлении Рф в полости форсунки. Обычно Пф закрытой форсунки задается для двух крайних значений рабочего давления: Рф min и Ps max. Этим двум значениям соответствуют два режима работы двигателя: Рф m,n — холостому ходу, Ps m8K — полной нагрузке. Производительность Пф задается в см3/мин или в гр/с. Например, для закрытых форсунок 5-ти цилиндрового ДВС автомобиля AUDI-1O0 (2,2 л, 140 л/с) показатели производительности соответственно равны 30 и 90 см3/мин (при работе в системе "K-Jetronic").Вышедшие из строя форсунки закрытого типа ремонту не подлежат, но, как и любые другие, могут быть "промыты" в составе системы впрыска на работающем двигателе.
Электромагнитные форсунки
Электромагнитные форсунки применяются в современных системах впрыска бензина в качестве клапанных рабочих и пусковых форсунок (для систем распределенного по цилиндрам впрыска с электронным управлением), а также в качестве центральных форсунок впрыска (в системах питания с моновпрыском). Центральная форсунка наиболее распространенной конструкции для систем впрыска бензина группы "Mono".Современные ЭМ-форсунки способны надежно срабатывать со скважностью* S = 0,5 и при этом устойчиво (управляемо) удерживать открытое состояние в течение 2...2,5 мс. Разброс этого параметра в конкретном типоразмерном ряде форсунок не более ±5%. Такой быстроте срабатывания ЭМ-форсунки отвечает частота возвратно-поступательного движения подвижного стержня электромагнита форсунки в 200...250 с-1. Это является пределом возможного для данного типа электроуправляемых форсунок.При применении ЭМ-форсунок в качестве клапанных рабочее давление Ps в системе впрыска может быть понижено с 6,5 бар (в механических системах) до 4,8...5 бар, что повышает надежность работы электробензонасоса и понижает вероятность протечек топлива в уплотнительных соединениях бензома-гистралей.При электронном управлении форсунками точность дозирования впрыснутого бензина значительно повышается. Это становится возможным потому, что давление внутри ЭМ-форсунки поддерживается постоянным, и количество впрыснутого топлива определяется только временем открытого состояния форсунки.
Основными параметрами ЭМ-форсунки являются:
1. Постоянное рабочее давление в полости форсунки (РДФ), равное рабочему давлению Ps системы, выраженное в бар.
2. Производительность форсунки (пропускная СПОСОбнОСТЬ В ОТКРЫТОМ СОСТОЯНИИ — В СМ3/МИН или в г/с при заданном Ps РДС).
3. Минимальное напряжение надежного срабатывания форсунки (постоянное напряжение в вольтах).
4. Минимальное время цикловой подачи топлива (минимальное надежно управляемое время продолжительности открытого состояния форсунки — в мс).
5. Внутреннее омическое сопротивление Нф форсунки (сопротивление катушки соленоида — в омах).
На корпусе форсунки набивается цифровой код, по которому в справочном каталоге можно определить все вышеперечисленные параметры. На корпусе выбивается также торговый знак или название фирмы-изготовителя.О внутреннем омическом сопротивлении Нф форсунки следует сказать отдельно. Если катушка соленоида намотана медным проводом, то получить величину Нф более 2...3 Ом невозможно (накладывается требование минимизации индуктивности Ls катушки). В таком случае для ограничения величины рабочего тока 1ф форсунки последовательно с катушкой соленоида включают дополнительный резистор. Применяют также обмоточный провод с высоким удельным сопротивлением (для катушки соленоида), что исключает необходимость установки дополнительных резисторов. Но в любом случае общий средний ток управления сразу всеми форсунками (или группой форсунок) впрыска на двигателе не должен превышать значения 3...5 А. В некоторых случаях на многоцилиндровых двигателях применяют "групповое" управление форсунками. Это когда форсунки объединены в группы, а каждая группа управляется от отдельного электронного блока. Но наиболее эффективной является система впрыска бензина, в которой каждая рабочая клапанная ЭМ-форсунка управляется независимо от других (последовательный синхронизированный распределенный по цилиндрам импульсный впрыск бензина с управлением от многоканального ЭБУ впрыском).
mirznanii.com
