Автомобильная форсунка. Что такое топливная форсунка. Форсунка закрытого типа с плунжерным насосом
Мало кто знает, что в автомобиле есть форсунки. Даже если кто-то и знает, то большая часть из них не знает о том, что это такое, для чего они предназначены и по какому принципу осуществляется работа. На самом деле, топливная форсунка находится в автомобиля. Она предназначена для того, чтобы вовремя подавать топливо в камеру сгорания двигателя. Форсунка устроена так, что она создает топливную смесь путем смешивания бензина и воздуха.
Строение
Как уже было сказано, основной задачей форсунки является вовремя подать нужное количество бензиновой смеси в камеру сгорания под нужным давлением. Следует обратить внимание на то, что бензиновая смесь нужна только бензиновому двигателю, а дизельному двигателю и смесь нужна дизельная. Перед тем, как попасть в камеру сгорания двигателя, бензин и воздух смешиваются в определенном количестве. После того, как получается эта смесь, она попадает в камеру сгорания.
Для того, чтобы под давлением отправить правильное количество топливной смеси в цилиндры двигателя, предусмотрен специальный клапан, который во время открытия набирает топливо и выдавливает эту смесь в цилиндры.
Существуют разные виды форсунок, их различает лишь принцип работы и привод клапана. Сегодня есть три вида форсунок. Основной вид из них - это форсунка с электромагнитным клапаном. Этот вид наиболее распространен на бензиновых двигателях, потому что конструкция этого устройства и принцип работы настолько просты, что их всего лишь потребуется промывать время от времени.
Принцип работы основан на том, что в корпусе форсунки расположена специальная обмотка, которая создает разряжение в определенный момент по сигналу электронного блока, который знает, сколько нужно отправить бензина в камеру сгорания.
Во время этого напряжения, игла поднимается из посадочного места и направляет нужное количество топлива, используя большое давление, в камеру сгорания. Давление в топливной рампе держится на постоянном уровне. Если двигателю необходимо больше топлива, насос поднимает давление автоматически.
Второй вид - это электрогидравлические форсунки. Этот вид наиболее распространен среди дизельных двигателей. Это устройство начинает работу по сигналу электронного блока, знающего сколько бензина требуется мотору. Здесь топливо попадает в камеру сгорания за счет изменения давления на поршни.
Существует еще один вид форсунок, но он встречается только на дизельных двигателях с установленной топливной системой Common Rail. Такие форсунки имеют преимущества перед другими видами в скорости срабатывания и в качестве давления. Благодаря этому топливо может поступать в камеры сгорания под определенным давлением во время всего цикла, что положительно сказывается на мощности мотора. Принцип работы здесь основан на гидравлике, как и во втором типе.
Ремонт и замена
Как уже было сказано, форсунки часто забиваются, и из-за этого топливо перестает попадать в двигатель. Для того, чтобы мотор работал правильно и динамично, форсунки нужно постоянно проверять и прочищать, если они засорены.
Для того, чтобы жиклеры не засорялись нужно заливать в автомобиль только качественное топливо на проверенных заправочных станциях. Жиклеры, это каналы, по которым идет топливо, перед тем как попасть в камеру сгорания. Для того, чтобы уберечь автомобиль от некачественного топлива, в устройстве автомобиля есть специальные фильтры, они находятся в разных частях топливной системы. Фильтры бывают грубой, мягкой и тонкой очистки. Грубой очистке подвергается топливо во время попадания в бак, а фильтр тонкой очистки расположен непосредственно перед попаданием в систему впрыска.
Сегодня на полках автомобильных магазинов можно встретить различные моющие присадки. Они нужны для того, чтобы промывать жиклеры. Эти присадки нужно добавлять в топливный бак, и они уже сами прочистят все каналы.
Этот способ подойдет лишь тем, у кого жиклеры засорены несильно, если на вашем автомобиле они засорены настолько, что автомобиль не заводится, то тут нужно воспользоваться другими способами очистки.
Вторым способом очистки считается очистка без снятия приборов с машины. Для того, чтобы очистить каналы от мусора этим способом, нужно залить в бак промывочное топливо. Затем следует отключить топливный насос и магистрали. После этого подающий проводник топлива подключается к установке, с помощью которой будет проводиться очистка. Эта установка, в свою очередь, будет подавать промывающее топливо, используя высокое давление.
Третий вид очистки используют, когда уже другие два способа перестали помогать. Здесь требуется снять форсунки с машины и погрузить их в специальный раствор в специальной камере. В этой камере они будут очищаться под ультразвуком, который разрушит весь лишний мусор в теле форсунки.
Для того, чтобы избежать последних двух способов очистки, следует подливать моющие присадки в бак каждые 2-3 тысячи пройденного расстояния. Они очистят не только жиклеры, но и топливный трубопровод и различные механизмы, которые тоже способны забиваться. Помимо всего этого нужно ухаживать за топливным насосом, который подает топливо в трубопровод, давление в котором постоянно регулируется.
Подводим итоги
Сегодня каждый водитель знает о том, что в его автомобиле есть топливная система, но не каждый водитель ухаживает за ней должным образом. Нередко в автосервис привозят автомобили с забитой мусором топливной системой. Для того, чтобы избежать этого, нужно вовремя ухаживать за своим автомобилем.
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.
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.
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, 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 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.
Оборудование такого рода используется во всех системах впрыска двигателей - и бензиновых, и дизельных. Сегодня на современных двигателях используют форсунки, которые оснащены электронным управлением впрыска.
Зависимо от того или иного способа выполнения впрыска различают такие виды форсунок, как: электромагнитная, пьезоэлектрическая и электрогидравлическая.
- Читайте также статью:
Конструкция и принцип функционирования электромагнитной форсунки
Фотография устройства электромагнитной форсунки
Электромагнитное устройство такого плана, как правило, используют, на бензиновых двигателях, включая и те, которые имеют систему непосредственного впрыска. Данный вид оборудования характеризуется довольно простой конструкцией, которая состоит из сопла и включающего электромагнитного клапана, оснащенного иглой.
Работа электромагнитной форсунки происходит таким образом. Электронный блок управления, в точном соответствии с заложенным ранее алгоритмом, обеспечивает в необходимый момент на обмотку возбуждения клапана подачу напряжения. В процессе этого создается электромагнитное поле, которое преодолевает усилие пружины, затем втягивает якорь с иглой и, таким образом, освобождает сопло. После этого осуществляется впрыск топлива. Когда же напряжение пропадает, пружина иглу форсунки возвращает на седло.
Конструкция и принцип функционирования электрогидравлической форсунки
Фотография устройства электрогидравлической форсунки
Электрогидравлическое оборудование такого плана применяют на дизельных двигателях, включая и те, которые оборудованы системой впрыска под названием «Common Rail». Конструкция устройства данного типа объединяет в себе электромагнитный клапан, сливную и впускную дроссели, камеру управления.
Принцип работы данного оборудования основан на применении давления топлива, и при впрыске, и после его прекращения. Электромагнитный клапан в исходном положении обесточен и полностью закрыт, игла устройства прижата к седлу с помощью силы давления на поршень топлива в камере управления. В таком положении впрыск топлива не осуществляется. Следует отметить, что в такой ситуации давление топлива на иглу в связи с разностью площадей контакта менее давления, осуществляемого на поршень.
После команды электроблока управления происходит срабатывание электромагнитного клапана и осуществляется открытие сливной дроссели. При этом, топливо, находящееся в камере управления, вытекает в сливную магистраль через дроссель. Впускной дроссель служит препятствием тому, чтобы произошло быстрое выравнивание давлений не только во впускной магистрали, но также и в камере управления. Постепенно давление на поршень уменьшается, но не изменяется давление топлива, осуществляемое на иглу - в результате этого происходит поднятие иглы и, соответственно, впрыск горючего.
Конструкция, преимущества и принцип функционирования пьезоэлектрической форсунки
Схема устройства пьезоэлектрической форсунки
Наиболее совершенным устройством, с помощью которого обеспечивается впрыск топлива, считается пьезоэлектрическое оборудование такого плана - оно называется «пьезофорсунка». Данный вид устройств устанавливают на тех дизельных двигателях, которые оборудованы системой впрыска, носящей название Common Rail - аккумуляторная топливная система.
Преимущество подобных устройств - это быстрота срабатывания (примерно в четыре раза быстрее, чем электромагнитный клапан), что в результате предоставляет возможность многократно впрыскивать топливо на протяжении течение одного цикла. Кроме этого плюсом пьезофорсунок является максимально точная дозировка топлива, которое впрыскивается.
Создание данного вида оборудования стало возможным в связи с использованием в управлении форсункой пьезоэффекта, который основан на смене длины пьезокристалла в результате воздействия напряжения. Конструкция такого устройства включает в себя пьезоэлемент и толкатель, отвечающий за переключение клапана, а также иглу - всё это помещено в корпус устройства.
В работе данного вида оборудования, также как и в работе электрогидравлических устройств такого плана, используют гидравлический принцип. Игла в исходном положении посажена на седло из-за высокого давления топлива. В процессе подачи на пьезоэлемент электрического сигнала, происходит увеличение его длины, что передает на поршень толкателя усилие. В результате этого происходит открытие переключающего клапана и поступление в сливную магистраль топлива. Падает давление выше иглы. В связи с давлением в нижней части происходит поднятие иглы и, соответственно, впрыск топлива.
Количество топлива, которое впрыскивается, определяется такими факторами, как:
- длительность воздействия на пьезоэлемент;
- давление топлива в топливной рампе.
Топливная форсунка (ТФ), или инжектор, относится к деталям топливной системы впрыска. Она управляет дозированием и подачей ГСМ с его последующим разбрызгиванием в камере сгорания и соединением с воздухом в единую смесь.
ТФ выступают в роли главных исполнительных деталей, относящихся к системе впрыска. Благодаря им происходит разделение топлива на мельчайшие частицы путем разбрызгивания и его поступление в двигатель. Форсунки для любого типа моторов выполняют одинаковое назначение, однако различаются конструкционно и по принципу действия.
Данный вид изделий отличается индивидуальным изготовлением под конкретный тип силового агрегата. Иначе говоря, универсальной модели этого устройства не существует, поэтому переставлять их с бензинового мотора на дизельный нельзя. В качестве исключения можно привести пример гидромеханических моделей от BOSCH, устанавливаемых на механические системы, работающие на непрерывном впрыске. Они находят широкое применение для различных силовых агрегатов в качестве составного элемента системы «K-Jetronic», хотя и имеют несколько модификаций, не связанных между собой.
Расположение и принцип работы
Схематично форсунка – это электромагнитный клапан, управляемый программно. Она обеспечивает подачу топлива в цилиндры в установленных дозах, причем установленная система впрыска определяет вид используемых изделий.
Топливо в форсунку подается под давлением. При этом блок управления мотором посылает электроимпульсы на электромагнит инжектора, которые активируют работу игольчатого клапана, отвечающего за состояние канала (открыто/закрыто). Количество поступающего топлива определяется длительностью поступающего импульса, влияющего на промежуток нахождения игольчатого клапана в открытом состоянии.
Расположение форсунок зависит от конкретного типа системы впрыска:
Центральный – размещаются перед дроссельной заслонкой во впускном трубопроводе.
Распределенный –всем цилиндрам соответствует отдельная форсунка, размещаемая у основания впускного трубопровода и осуществляющая впрыск ГСМ.
Непосредственный –форсунки находятся вверху стенок цилиндра, что обеспечивает впрыск напрямую в камеру сгорания.
Форсунки для бензиновых моторов
Бензиновые моторы комплектуются следующими типами инжекторов:
Одноточечные – подают топливо, расположены до дроссельной заслонки.
Многоточечные – за подачу ГСМ на цилиндры отвечают несколько форсунок, располагаемых перед трубопроводами.
ТФ обеспечивают подачу бензина в камеру сгорания силовой установки, при этом конструкция таких деталей неразборная и не предусматривает ремонт. По стоимости они дешевле тех, что устанавливаются на дизельных моторах.
Как деталь, обеспечивающая нормальную работу топливной системы автомобиля, форсунки часто выходят из строя по причине загрязнения расположенных на них фильтрующих элементов продуктами сгорания. Подобные отложения перекрывают распылительные каналы, что нарушает работу ключевого элемента – игольчатого клапана и прерывает поступление топлива в камеру сгорания.
Форсунки для дизельных моторов
Правильную работу топливной системы дизельных двигателей обеспечивают два типа устанавливаемых на них форсунок:
Электромагнитные, за работу которых отвечает специальный клапан, регулирующий поднятие и опускание иглы.
Пьезоэлектрические, работающие за счет гидравлики.
Правильная настройка форсунок, а также степень их износа влияет на работу дизельного мотора, выдаваемую им мощность и объем расходуемого горючего.
Поломку или неисправность работы дизельной форсунки автовладелец может заметить по ряду признаков:
Увеличился расход топлива при нормальной тяге.
Машина не хочет двигаться с места и дымит.
Способы чистки форсунок
Для решения вышеназванных проблем требуется периодическая промывка топливных форсунок. Для устранения загрязнений применяют ультразвуковую очистку, используют особую жидкость, выполняя процедуру вручную, либо добавляют специальные присадки, позволяющие очистить форсунки без разбора мотора.
Заливка промывки в бензобак
Наиболее простой и щадящий способ очистки загрязненных форсунок. Принцип действия добавляемого состава заключается в постоянном растворении с его помощью имеющихся отложений в системе впрыска, а также частичное предотвращение их появления в будущем.
Такая методика хороша для новых машин либо автомобилей с небольшим пробегом. В этом случае добавление промывки в бак с топливом выступает профилактикой, позволяющей поддерживать силовую установку и топливную систему машины в чистоте. Для машин с серьезными загрязнениями топливной системы данный способ не подходит, а в ряде случаев может нанести вред, усугубив имеющиеся проблемы. При большом количестве загрязнений смытые отложения попадают в форсунки и забивают их еще больше.
Чистка без снятия с двигателя
Промывка ТФ без разбора двигателя выполняется путем подключения промывочной установки непосредственно к мотору. Такой подход позволяет отмыть скопившуюся грязь на форсунках и топливной рампе. Двигатель на полчаса запускается на холостом ходу, подача смеси происходит под давлением.
Данный способ не используется на сильно изношенных двигателях, а также не подходит для автомобилей с установленной системой КЕ-Jetronik.
Чистка со снятием форсунок
При сильных загрязнениях двигатель разбирают на специальном стенде, снимают форсунки и выполняют их индивидуальную очистку. Подобные манипуляции дополнительно позволяют определить наличие неисправностей в работе форсунок с их последующей заменой.
Чистка ультразвуком
Очистка форсунок выполняется в ультразвуковой ванне для предварительно снятых деталей. Вариант подходит при сильных загрязнениях, не убирающихся очистителем.
Операции по очистке форсунок без снятия с двигателя в среднем обходятся владельцу автомобиля в 15-20 у.е. Стоимость диагностики с последующей чистой для одной форсунки в ультразвуке либо на стенде составляет около 4-6 у.е. Комплексные работы по промывке и замене отдельных деталей позволяют обеспечить бесперебойную работу топливной системе еще на полгода, добавив 10-15 тыс. км. пробега.
Некоторые не представляют, что такое автомобильная топливная форсунка. А те, кто имеет определенную информацию о ней, в большинстве своем незнакомы с принципами ее работы и предназначением. Данная деталь является неотъемлемой частью топливной системы автотранспортного средства. Топливная форсунка выполняет функции подачи необходимого количества горючего в саму камеру сгорания машинного двигателя. Конструкция форсунки обеспечивает смешивание солярки и воздуха, создавая горючую смесь. В данной статье постараемся разобраться в том, что такое форсунка, для чего она нужна и прочее. Также для наглядности, приведены фото.
Для чего нужна форсунка
Согласно утверждению, основной функцией возложенной на деталь, форсунка это своевременность подачи топливной смеси в камеру сжигания под определённым давлением. Состав смеси различается в зависимости от типа двигателя: бензиновому агрегату нужна соответственно бензиновая смесь, а дизелю – на основе воздуха и солярки. Перед попаданием горючего в саму камеру сгорания происходить смешивание определенного количества свежего воздуха и горючего. Затем эта смесь транспортируется в камеру сгорания.
Для передвижения смеси по топливной системе необходимо нагнетать давление с помощью специального клапана, который при открытии производит забор топлива и выталкивает полученную смесь в цилиндры.
На сегодня можно встретить достаточно большое разнообразие форсунок, которые отличаются приводом клапана и принципами работы. Отметим, что наиболее распространены автофорсунки с так называемым электромагнитным клапаном. Он, как правило, устанавливается на бензиновые ДВС из-за простоты своей конструкции и технологии работы. Единственный нюанс их периодически следует промывать.
Топливная форсунка работает на основе сигналов передаваемых электронным блоком управления, которые дают указание специальной обмотке, находящейся на корпусе форсунки, в конкретный момент создать разряжение для приема обозначенного количества бензина непосредственно в камере сгорания двигателя.
В указанное время, игла форсунки выходит из посадочного седла и выдавливает требуемый объем топлива под давлением в камеру сгорания. Количество атмосфер в топливной рампе всегда постоянно. В случае увеличения мощности в двигатель вливается больше топлива под более высоким давлением, которое нагнетается автоматически.
Второй класс форсунка это с электрогидравлическим приводом. Такая топливная форсунка, как правило, находятся на дизельных ДВС. Данное устройство функционирует согласно сигналам электронного блока, который определяет потребность мотора в топливе. В этом случае камера сгорания заполняется соляркой из-за разницы давлений на поршневую группу. Теперь более понятно, что такое форсунка 2-ой группы.
Что такое форсунка 3-ей группы? Она встречается более реже и устанавливается на дизеля с системой подачи топлива Common Rail. Они являются более лучшими по показателям нагнетания давления и скорости реагирования на управляющее воздействие. Поэтому в течение всего цикла топлива попадает прямо в камеру топливосгорания под определенным постоянным давлением, что хорошо влияет на мощность. Приводящее воздействие осуществляет гидравлика, как и во втором виде форсунок. Показано это и на разных фото.
Производим замену и ремонт
Ранее уже указывалось, что периодически происходит засорение, что ограничивает подачу топлива в силовой агрегат. Топливная форсунка должна быть чистой, и исправно работать. Для поддержания работоспособности двигателя следует проводить регулярную профилактику и очистку.
Заправка качественным бензином у проверенных дилеров снизит вероятность засорения жиклеров. Эти каналы, обеспечивают продвижение топлива из бака в камеры сгорания силовой установки автомобиля. Для защиты машины от топлива низкого качества в устройстве транспортного средства предусмотрено наличие различных фильтрующих элементов, которые расположены по всей топливной системе. Фильтры производят тонкую и грубую очистку. Фильтр грубой очистки используется при заливании бензина в бак, а фильтр мягкой очистки установлен в непосредственной близости от системы впрыска.
В автомагазинах сейчас можно найти большое разнообразие моющих средств. Ими пользуются при очистке жиклеров. Такие присадки вливаются в бак с топливом, после чего они самостоятельно чистят каналы.
Такой подход можно использовать при незначительном уровне загрязнения жиклеров. В случае если степень засорения такова, что не позволяет завести машину, то следует использовать более действенную методику.
Другим методом избавления от загрязнения служит очистка комплектующих без их демонтажа. Для этого необходимо влить в топливо, находящееся в заправочном баке промывочную смесь. После следует отвести бензонасос и поводящие патрубки. Далее подающая магистраль подсоединяется к продувной установке, которая будет очищать канал. Она будет под высоким давлением вымывать с помощью промывающей смеси внутреннюю часть патрубка.
Последний способ как очищается топливная форсунка, используется, когда первые два оказались неэффективными. В этом случае происходит снятие форсунок с двигателя и погружение их в спецсостав в специальной емкости. В этой камере, с использованием ультразвука, происходит очистка. Он разрушает посторонние частицы в теле элемента.
Для профилактики необходимо доливать промывающую жидкость каждые 2000-3000 км пробега. Они прочищают как жиклеры, так и топливопроводную систему и узлы, которые подвержены засорению. Также следует обслуживать топливный специальный насос, который отвечает за подачу бензина в трубопровод, где давление всегда контролируется.
Подведем итоги
Каждый современный автолюбитель имеет определенное представление о топливной системе, однако же, не все производят должное ее обслуживание и придерживаются правил эксплуатации. Довольно часто автосервис пополняется представителями автопрома с загрязненной топливной системой автомашины. Всегда топливная форсунка должна быть чистой, и работать исправно. Для предотвращения подобной ситуации необходим соответствующий уход за машиной.
