Как работает электромагнитная форсунка
Перейти к содержимому

Как работает электромагнитная форсунка

  • автор:

Принцип работы форсунки

Форсунка (другое название — инжектор), являясь конструктивным элементом системы впрыска, предназначена для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.
Форсунка используется в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных двигателях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.
В зависимости от способа осуществления впрыска различают следующие виды форсунок:
электромагнитная;
электрогидравлическая;
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.

Схема электромагнитной форсунки

1 сетчатый фильтр
2 электрический разъем
3 пружина
4 обмотка возбуждения
5 якорь электромагнита
6 корпус форсунки
7 игла форсунки
8 уплотнение
9сопло форсунки

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

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

Схема электрогидравлической форсунки

1 сопло форсунки
2 пружина
3 камера управления
4 сливной дроссель
5 якорь электромагнита
6 сливной канал
7 электрический разъем
8 обмотка возбуждения
9 штуцер подвода топлива
10 впускной дроссель
11 поршень

Принцип работы электрогидравлической форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыске, так и при его прекращении. В исходном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Впрыск топлива не происходит. При этом давление топлива на иглу ввиду разности площадей контакта меньше давления на поршень.
По команде электронного блока управления срабатывает электромагнитный клапан, открывая сливной дроссель. Топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. При этом впускной дроссель препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не изменяется, под действием которого игла поднимается и происходит впрыск топлива.

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;
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.

Схема пьезоэлектрической форсунки

1 игла форсунки
2 уплотнение
3 пружина иглы
4 блок дросселей
5 переключающий клапан
6 пружина клапана
7 поршень клапана
8 поршень толкателя
9 пьезоэлемент
10 сливной канал
11 сетчатый фильтр
12 электрический разъем
13 нагнетательный канал

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

  • О нас
  • Оклейка автовинилом
    • Бронирование
    • Бронирование фар
    • Бронирование порогов
    • Зимний пуск двигателя
    • Дерганья, провалы, пропала приемистость
    • Двигатель плохо заводится
    • Детонация — слышны звоны или код диагностики
    • Много топлива жрет
    • Неустойчивый холостой ход
    • Принцип работы форсунки
    • Как получить водительское удостоверение
    • Инспектор просит «дыхнуть в трубочку»: что делать?
    • Шины и диски
      • Маркировка автомобильных шин и расшифровка обозначений
      • Легкосплавные диски
      • Кованные диски
      • Маркировка дисков
      • Вылет диска
      • Диски Replica
      • О нас
      • Оклейка автовинилом
        • Бронирование
        • Бронирование фар
        • Бронирование порогов
        • Зимний пуск двигателя
        • Дерганья, провалы, пропала приемистость
        • Двигатель плохо заводится
        • Детонация — слышны звоны или код диагностики
        • Много топлива жрет
        • Неустойчивый холостой ход
        • Принцип работы форсунки
        • Как получить водительское удостоверение
        • Инспектор просит «дыхнуть в трубочку»: что делать?
        • Шины и диски
          • Маркировка автомобильных шин и расшифровка обозначений
          • Легкосплавные диски
          • Кованные диски
          • Маркировка дисков
          • Вылет диска
          • Диски Replica

          УСТРОЙСТВО ФОРСУНКИ

          Форсунка (инжектор), является основным элементом системы впрыска.

          Назначение форсунки

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

          Виды форсунок

          Форсунки различаются в зависимости от способа осуществления впрыска топлива. Давайте рассмотрим основные виды форсунок :

          • Электромагнитные форсунки ;
          • Электрогидравлические форсунки ;
          • Пьезоэлектрические форсунки.

          Устройство электромагнитной форсунки

          1 — сетчатый фильтр; 2 — электрический разъем; 3 – пружина; 4 — обмотка возбуждения; 5 — якорь электромагнита; 6 — корпус форсунки; 7 — игла форсунки; 8 – уплотнение; 9 — сопло форсунки.

          el forsunka

          Электромагнитная форсунка нашла свое применение на бензиновых двигателях, в том числе оборудованных системой непосредственного впрыска. Электромагнитной форсунка имеет простую конструкцию, которая включает электромагнитный клапан с иглой и соплом.

          Как работает электромагнитная форсунка

          Работа электромагнитной форсунки осуществляется в соответствии с заложенным алгоритмом в электронный блок управления. Электронный блок в определенный момент подает напряжение на обмотку возбуждения клапана. Вследствие этого создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло форсунки, после чего производится впрыск топлива. Когда напряжение исчезает, пружина возвращает иглу форсунки обратно на седло.

          Устройство электрогидравлической форсунки

          1 — сопло форсунки; 2 – пружина; 3 — камера управления; 4 — сливной дроссель; 5 — якорь электромагнита; 6 — сливной канал; 7 — электрический разъем; 8 — обмотка возбуждения; 9 — штуцер подвода топлива; 10 — впускной дроссель; 11 – поршень; 12 — игла форсунки.

          el gid

          Электрогидравлическая форсунка применяется на дизельных двигателях. Электрогидравлическая форсунка включает электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

          Как работает электрогидравлическая форсунка

          Работа электрогидравлической форсунки основана на использовании давления топлива при впрыске. В обычном положении электромагнитный клапан закрыт и игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Давление топлива на иглу меньше давления на поршень, благодаря этому впрыск топлива не происходит.

          Когда электронный блок управления дает команду на электромагнитный клапан, открывается сливной дроссель. Топливо вытекает из камеры управления через сливной дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель препятствует выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали, вследствие чего давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу форсунки не изменяется. Игла форсунки поднимается и происходит впрыск топлива.

          Устройство пьезоэлектрической форсунки

          1 — игла форсунки; 2 – уплотнение; 3 — пружина иглы; 4 — блок дросселей; 5 — переключающий клапан; 6 — пружина клапана; 7 — поршень клапана; 8 — поршень толкателя; 9 – пьезоэлектрический элемент; 10 — сливной канал; 11 — сетчатый фильтр; 12 — электрический разъем; 13 — нагнетательный канал.

          piezo forsunka

          Пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка) является самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива в современных автомобилях. Форсунка применяется на дизельных двигателях с системой впрыска Common Rail. Основные преимущества пьезоэлектрической форсунки в точности дозировки и быстроте срабатывания. Благодаря этому пьезофорсунка обеспечивает многократный впрыск на протяжении одного рабочего цикла.

          Как работает пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка)

          Работа пьезофорсунки основана на изменении длины пьезокристалла при подачи напряжения. Пьезоэлектрическая форсунка состоит из: корпуса, пьезоэлемента, толкателя, переключающего клапана и иглы.

          Пьезофорсунка работает по гидравлическому принципу. В обычном положении игла прижата к седлу силой высокого давления топлива. Электронный блок подает электрический сигнал на пьезоэлемент и его длина увеличивается, воздействуя на поршень толкателя, открывает переключающий клапан и топливо поступает в сливную магистраль. Давление над иглой падает, и за счет давления в нижней части игла поднимается, что приводит к впрыску топлива. Количество впрыскиваемого топлива зависит от длительности воздействия на пьезоэлемент и давления топлива в топливной рампе.

          Электромагнитная форсунка

          Электромагнитные форсунки (инжектор) исполняют функцию впрыска топлива определенными дозами в камеру сгорания. Устанавливаются на бензиновые двигатели, и в зависимости от модели мотора, работают по разным алгоритмам.

          Компания BOSCH сделала основной рывок для развития данной технологии. Так что предлагаю сосредоточить внимание на изучении конструктивной разницы видов форсунок.

          На данный момент существует три основных вида форсунок. До 67 года 20 века функцию форсунок исполнял карбюратор, который, как система, имел свои плюсы, хотя минусов было намного больше. Если сравнить системы, управляемые карбюратором и инжектором, то основными минусами карбюраторной системы будут:

          не экономичность;

          большой процент загрязнения выхлопными газами окружающей среды;

          низкие динамические свойства;

          частая потребность в ремонте и настройке;

          меньшая мощность автомобиля (при равных показателях, двигатели с форсунками увеличивают мощность автомобиля минимум на 10%).

          Одновременно с этим, стоимость замены форсунок значительно выше, чем карбюратора. Система инжектора требует очень качественного топлива.

          Благодаря особенностям устройства системы форсунки стали особо популярны, и за последние 50 лет значительно прогрессируют, делая мощность автомобилей еще больше, одновременно усложняя его.

          Электромагнитные форсунки появились в далеком 1967 году. Имели самое простое и очевидное на тот момент строение.

          Схематично работа такого инжектора будет выглядеть следующим образом: через контакты разъема 10 на обмотку 9 подается напряжение. Электромагнитное действие поднимает запорную иглу 4, пружина 15 не позволяет сердечнику 16 находиться во взвешенном состоянии в результате чего происходит резкий удар на иглу. Давление в 3 атмосферы выбрасывает бензин из входных отверстий, равномерно распределяясь по впускному трубопроводу.

          Такая системы была по настоящему новым решением по сравнению с карбюратором, но и она обладала частью недостатков. Основным минусом является то, что топливо подается в распыленном виде, и не выгорает полностью. Оптимальным решением такой задачи является подача бензина в газообразном состоянии.

          Технические характеристики работы электромагнитной форсунки: такой вид инжектора работает в импульсном режиме при частоте срабатывания от 10 до 200 Гц. При этом необходимо соблюдать повышенный температурный и вибрационный уровни.

          Электромеханическая форсунка имеет определенный показатель точности своей работы, и за всю «жизнь» он не должен быть нарушен более чем на 5%.

          Стоит понимать, что показатель объема впрыснутого топлива будет зависеть сразу от нескольких факторов:

          Давление топлива;

          Гидравлическое сопротивление;

          Длительность электрического импульса;

          Инерционной массы ее подвижных частей;

          Инерционности электромагнитной системы.

          Поэтому, в реальном времени, момент начала и конца впрыска не является идентичным началу и концу действия импульса. Именно поэтому, открытие клапана для впрыска топлива будет происходить спустя некоторое время. Что является проблемой для данной системы.

          Любой вид форсунок должен иметь максимальную скорость отклика системы, другими словами, время открытого состояния запорной иглы составляет несколько миллисекунд, а частота срабатывания колеблется от 6 – 7 до 30 – 50 герц. Одновременно система должна реализовывать определенное количество топлива. Точность подачи количества бензина будет достигаться поддержанием постоянного давления внутри форсунки. Количество используемого топлива будет определяться только показателем времени открытого состояния форсунки.

          Обратим внимание и на то, что благодаря использованию электромеханических форсунок имеется возможность снизить рабочее давление в клапанах с 6,5 бар (механические системы), до 5 бар. Исходя из этого, вся система начинает функционировать более надежно, снижается вероятность протечек бензина, увеличивается надежность работы электробензонасоса.

          Основные параметры электромагнитной форсунки:

          Постоянное рабочее давление внутри.

          Производительность.

          Минимальное напряжение надёжного срабатывания форсунки.

          Минимальное время цикловой подачи топлива.

          Внутреннее омическое сопротивление Нф форсунки.

          Все электромеханические инжекторы делаться на 3 вида:

          — ф. имеющие сферический профиль запорного элемента:

          — ф. имеющие штифтовой клапан;

          — ф. с дисковым клапаном.

          Электрическое сопротивление от 2,4 до 16 Ом.

          Каждая электромагнитная форсунка будет определяться следующими характеристиками:

          Динамический диапазон функционирования.

          Минимальное количество подачи топлива в один цикл.

          Временной промежуток, требуемый на открытие.

          Временной промежуток на закрытие.

          Угол распыления топлива.

          Длительность топливного факела.

          Степень размера и зернистости распыления.

          Свойства распределения топлива в факеле.

          Роль иглы в работе форсунки.

          Одной из самых важных частей форсунки является игла. Распылитель состоит из 2 частей: иглы и корпуса. Игла инжектора изготавливается из легированной стали. При ее изготовлении предъявляются высочайшие требования к тщательности обработки и степени твердости поверхности, без этого ф. не сможет функционировать при высоких показателях давления и температур. Уровень работы иглы ф. напрямую зависит от зазора между ней и корпусом распылителя. Поэтому данные детали меняются только попарно.

          Основные поломки электромагнитных форсунок.

          Поломки форсунок

          Причины

          Влияние на работу автомобиля

          Износ гидроуплотнительного (тефлонового) кольца

          Основной причиной износа гидроуплотнительного кольца, в большинстве случаев, является окончание срока эксплуатации детали (250 – 300 тыс. км.) Реже эта проблема случается из-за агрессивного стиля езды и плохого топлива.

          Автомобиль хуже заводится, в основном на «холодную»; при нагрузке на двигатель может заглохнуть.

          Данное повреждение, чаще всего, происходит из-за грязного топлива. Когда абразивные частицы загрязнения попадают в канал, то разрушают мультипликатор и посадочное место шарикового клапана.

          Автомобиль заводится плохо; при нагрузке на двигатель может заглохнуть.

          Выход из строя распылителя

          Основная причина – плохое топливо, перегрев самого тела распылителя.

          Неравномерная работа двигателя на холостом ходу; стук в нагрузке (1500 — 2500 об); белый дым на холостом ходу, черный — в нагрузке. Возможен прогар поршня.

          Основные причины выхода детали из строя: проблемы в электронной системе автомобиля, связанные с превышением тока, замыканиями, механическими повреждениями.

          В зависимости от модели автомобиля (ЭБУ автомобиля) может наблюдаться троение или машина вообще не заведется.

          Прогорела гайка распылителя

          Основные причины выхода детали из строя: неправильная установка форсунки, разрушение термошайбы, перегрев.

          Свистящий звук в работе двигателя; запах гари в салоне; может стать причиной перегрева распылителя

          Основные причины выхода детали из строя: перегрев форсунки, неправильный демонтаж форсунки.

          В результате деформации корпуса форсунки, возможно подклинивание штока, что влияет на объем впрыскиваемого топлива

          Форсунки Common Rail. Виды, устройство, принцип действия

          Форсунка или инжектор является частью системы впрыска и предназначена для дозированной подачи топлива и образования топливно-воздушной смеси путем распыления в камере сгорания или впускном коллекторе.

          На современных двигателях, как бензиновых, так и дизельных устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.

          По способу осуществления впрыска форсунки делятся на:

          • электромагнитная;
          • электрогидравлическая;
          • пьезоэлектрическая.

          Электромагнитная форсунка

          Электромагнитная форсунка устанавливается, как правило, на бензиновых двигателях, в том числе и с системой непосредственного впрыска.

          Устройство электромагнитной форсунки

          Электромагнитная форсунка работает следующим образом. Электронный блок управления подает напряжение на обмотку возбуждения клапана. Под воздействием электромагнитного поля якорь на пружине и игла втягиваются внутрь, освобождая сопло. При этом происходит впрыск топлива. После прекращения подачи напряжения игла под воздействием пружины возвращается в исходное положение и закрывает сопло.

          Электрогидравлическая форсунка

          Электрогидравлическая форсунка используется на дизельных двигателях, в том числе оборудованных системой впрыска Common Rail.

          Принцип действия электрогидравлической форсунки

          Принцип работы электрогидравлической форсунки основан на изменении давления топлива во время впрыска, а также при его прекращении. Благодаря давлению топлива в камере управления на поршень игла прижата к седлу, что исключает впрыск. Из-за малой площади иглы давление на нее меньше, чем на поршень. После срабатывания электромагнитного клапана открывается сливной дроссель. Топливо вытекает в сливную магистраль, снижая при этом давление на поршень. Игла поднимается и происходит впрыск топлива.

          Пьезоэлектрическая форсунка

          Пьезофорсунка или пьезоэлектрическая форсунка на сегодняшний день является самым совершенным устройством впрыска топлива и устанавливается на дизельные двигатели с системой Common rail. Она срабатывает в четыре раза быстрее электромагнитного клапана, что дает возможность произвести многократный впрыск в течение одного цикла и позволяет точно дозировать топливо. Это ее основные преимущества.

          Такого удалось достигнуть благодаря комбинации пьезоэффекта и гидравлического принципа в управлении форсункой. Суть пьезоэффекта заключается в изменении длины пьезокристалла под действием напряжения.

          Принцип действия пьезоэлектрической форсунки

          Повторимся, что в работе пьезофорсунки, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В обесточенном состоянии игла форсунки посажена на седло за счет высокого давления топлива на поршень. При подаче напряжения на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя. Открывается переключающий клапан, топливо начинает поступать в сливную магистраль. Давление выше иглы начинает уменьшаться. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива. Количество впрыскиваемого топлива определяется длительностью воздействия на пьезоэлемент, а так же давлением топлива в топливной рампе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *