fbpx

Дизельные форсунки: особенности конструкции

Дизельная форсунка или инжектор выступает среди главных элементов топливной системы в дизельном автомобиле. С её помощью топливо ведет подачу в камеру сгорания дизельного мотора уже в дозированном виде. 2 000 импульсов в минуту – частота такого дозирования. Оно позволяет формировать факел из топлива для рационального сгорания. Происходит это перед поршнем, что повышает эффективность распыла горючего. В настоящее время чаще всего используются механические и электромеханические форсунки различных конструкций. Среди них можно назвать следующие их виды:

 

  • механическая;
  • двухпружинная;
  • электромеханическая;
  • насос-форсунка.

Механическая форсунка

 

Дизельное топливо при помощи прокачивающего насоса по трубопроводу подаётся из топливного бака к ТНВД. Создаётся низкое давление, позволяющее пропускать топливо по топливопроводам. Далее ТНВД распределяет солярку и нагнетает её в топливные магистрали, что создаёт высокое давление, воздействующее на форсунки в моторе, с целью выполнения процедур впрыска топлива в цилиндры. При понижении уровня давления в топливопроводе, форсунка механически закрывается.

 

Пружина, распылитель, корпус, запорная игла – это составляющие части механической форсунки для дизеля. Игла помещена внутрь корпуса и перемещается по каналу распылителя. Перекрытие механическим способом сопла форсунки происходит при условии отсутствия рабочего давления дизельного топлива. Игла снизу опирается на уплотнитель распылителя, что имеет коническую форму. Пружина, смонтированная сверху, её прижимает.

 

Распылитель – основная деталь этого устройства. Она выпускается в нескольких вариантах, которые различаются между собой количеством отверстий для распыления. Кроме того, может отличатся способом, при помощи которого происходит регулирование подачи дизтоплива. Одно распылительное отверстие характерно для простых дизелей с раздельной камерой сгорания. Двигатели с непосредственным впрыском топлива имеют форсунки (от двух до шести отверстий).

 

Регулирование процесса подачи солярки осуществляется двумя способами:

  1. Перекрытием канала
  2. Перекрытием объёма.

 

В первом случае объём подаваемого топлива определяется путем перекрытия иглой форсунки отверстия каналов. Во втором заглушается специальная камера, расположенная внизу распылителя.

 

Для того, чтобы запорная игла поднималась, на ней предусмотрена ступенька. Нагнетая топливо, топливный насос создаёт высокое давление. Оно и выталкивает иглу вверх. Отверстие открывается, и солярка попадает в корпус форсунки и проходит через распылитель. Здесь формируется факел топливо-воздушной смеси. На этом операция впрыска заканчивается.

 

После того, как топливо подано в камеру сгорания давление запорную иглу снижается. Она сходит со ступеньки и начинает приходить в первоначальное положение. Так перекрывается канал, прекращая подачу солярки в корпус распылителя. 

Инжектор двухпружинный

 

Для лучшего сгорания дизельного топлива, конструкторы разработали системы, позволяющие изменять технические характеристики форсунок. В первую очередь, это структура и число каналов, а также усилие пружины. Если же в форсунку установить специальный датчик подъёма иглы, то откроется возможность её автоматической работы совместно с топливным насосом высокого давления. Эту же функцию могут выполнять электронные блоки. 

 

Добиться аналогичных результатом можно и другим способом, например, установив в инжектор две пружины. Это значительно снижает уровень шума, исходящего от двигателя, добиться мягкого сгорания топлива. 

 

Подъём иглы в две ступени – это особенность работы данных инжекторов. Когда давление топлива становится больше силы сопротивления пружины, оно начинает преодолевать силу сопротивления другой. Когда дизель работает на холостом ходу, а также если он испытывает малые нагрузки, впрыск топлива начинается только с первой ступени. В этом случае напрямую в двигатель подаётся малое количество дизельного топлива. 

 

После того, как двигатель выйдет на режим работ с нагрузкой, давление топлива становится выше, и оно подается в мотор двумя порциями. На первый впрыск приходится 1/5 от его общего количества, на основной – примерно 80%. Такая схема позволяет производить подачу топлива плавно, равномерно. Растёт уровень эффективности сгорания топливной смеси, расходуется меньше солярки, а атмосферу не выбрасываются вредные газы.

Электромеханическая дизельная форсунка

 

Совершенствование системы подачи топлива привело к разработке электромеханических форсунок. Здесь игла регулирует доступ топлива к распылителю, используя электромагнитный клапан с дистанционным управлением, а не давление топлива и силу противодействия ему металлической пружины. Управляется клапан при помощи электронного блока управления. Без его сигнала солярка не может попасть в камеру распылителя.

 

Этот блок, также ответственен за момент, когда запускается впрыск топлива, а также за продолжительность подачи. Он дозирует дизельное топливо за счет подачи на клапан заданного количества электромагнитных импульсов. Их параметры зависят от режима работы мотора, частоты вращения коленвала и иных характеристик.

 

При использовании электромеханической форсунки в системе подачи топлива Common Rail, она позволяет в течении одного цикла произвести впрыск топлива с использованием серии отдельных импульсов или впрысков. Такой впрыск осуществляется до семи раз за цикл. Что касается давления, то топлива при впрыске гораздо больше, чем у ранее рассмотренных систем. После этого газы давят на поршень при сгорании, топливно-воздушная смесь несет распределение по цилиндрам двигателя равномернее, она эффективнее распространяется и сгорает в полном объёме.

 

Используя такую форсунку, удалось полностью решить задачу передачи функции управления впрыском топлива с топливного насоса высокого давления и форсунок на электронный блок. Использование электронного впрыска сделало дизель более мощным, повысило показатели экономичности и экологичности, а сам впрыск стал выполняться точнее. Кроме того, также удалось существенно снизить шумы и вибрацию, а также повысить моторесурс дизеля. 

Форсунка — топливный насос

 

Существуют конструкции систем подачи дизельного топлива, где ТНВД не предусмотрен и высокое давление впрыска создается насос-форсунками. Здесь подача солярки насосом низкого давления производится прямо к инжектору. При этом, для нагнетания высокого давления впрыска используется плунжерная пара. Работает она в процессе воздействия на неё кулачков распределительного вала. Таким образом улучшается качество распыла дизельного топлива благодаря нагнетанию сверхвысокого давления впрыска.

 

Система подачи топлива без ТНВД даёт возможность компактно разместить двигатель под капотом, а также изъять из конструкции автомобиля привод топливного насоса и отбора мощности для организации непрерывного вращения. Корме того, нет необходимости в устройстве распределения топлива от ТНДВ по цилиндрам. Каждый инжектор с насос-форсунками оснащён электроклапаном, а потому топливо подается за несколько импульсов.

 

Работает эта форсунка как механическая, оснащенная двумя пружинами. В результате реализуется сначала схема подвыпуска, а после производится подача в цилиндр рабочей порции дизельного топлива в определенный момент впрыска, а значит солярка более рационально дозируется. Дизель, оснащённый подобным устройством, работает тихо и экономично, мало выбрасывает в атмосферу вредные вещества.

 

Из минусов решения стоит отметить, что частота вращения коленчатого вала двигателя напрямую влияет на давление впрыска. Этот способ подачи топлива сложен в исполнении, а сама насос-форсунка требует качественного моторного масла, а также чистого топлива. Также возникают трудности при ее ремонте и обслуживании. В качестве недостатка можно отметить и достаточно высокую стоимость этого устройства.