Форсунка или инжектор (от англ. inject — впрыскивать) – распылитель, используемый на современных автомобилях для распыления топлива во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндры двигателя. Хорошо работающая форсунка дает конусообразную форму распыления топлива. В двигателях внутреннего сгорания распыление топлива происходит за счет создаваемого высокого давления на входе в форсунку.
Конструкция и принцип действия форсунок
Топливная форсунка содержит корпус клапана с обмоткой и электрическим соединением, седло клапана с диском, снабженным одним или несколькими распылительными отверстиями, и подвижную иглу клапана с якорем соленоида.
Фильтр в топливоподающем устройстве защищает форсунку от загрязнений. Два уплотняющих кольца располагаются между топливоподающим патрубком форсунки и впускным трубопроводом. Когда обмотка обесточена, игла клапана под действием усилия пружины и давления топлива перемещается в направлении седла клапана, что позволяет изолировать систему питания от впускного трубопровода.
1 – уплотнительное кольцо; 2 – сетчатый фильтр; 3 – корпус клапана с электрическим разъемом; 4 – обмотка; 5 – пружина; 6 – игольчатый клапан с якорем соленоида; 7 – седло клапана с диском, имеющим распылительное сопло
При поступлении электрического тока на форсунку обмотка создает магнитное поле, воздействующее на якорь соленоида, что заставляет иглу клапана отходить от седла, обеспечивая впрыск топлива.
Количество впрыскиваемого топлива в единицу времени, в основном, определяется давлением в системе и площадью поперечного сечения распылительного сопла в диске форсунки. При отсечке электрического тока игла клапана снова возвращается на свое место, перекрывая распылительное сопло.
Образование распыливаемых струй топлива
Форма и угол распыления, а также размеры образующихся капель топлива оказывают влияние на смесеобразование. Различные типы распыляемых струй определяются расположением форсунки, геометрическими характеристиками впускного трубопровода и головки блока цилиндров.
Конусная форма распыления топлива
Диск с отверстиями обеспечивает получение нескольких струй распыляемого топлива, которые вместе образуют конусную форму распыления. Такая же форма распыления может быть получена с помощью штифта, выступающего из наконечника иглы. Форсунки, обеспечивающие конусную форму распыления, обычно устанавливаются на двигателях с одним впускным клапаном на каждый цилиндр. При такой форме распыляемой струи топлива направляются в зазор между тарелкой впускного клапана и стенкой впускного трубопровода.
Двух-струйная форсунка
Применяется на двигателях с двумя впускными клапанами на каждый цилиндр. Отверстия на диске форсунки располагаются таким образом, чтобы образовались две струи, каждая из которых поступает к впускному клапану двигателя.
Пневматическое распыление
В случае применения форсунки с пневматическим распылением топлива падение давления между впускным трубопроводом двигателя и окружающей средой используется для улучшения процесса смесеобразования. Воздух направляется через воздушный кожух в выпускную зону диска с распылительными отверстиями. В узком воздушном зазоре поток воздуха ускоряется до очень высоких скоростей, и происходит тонкое распыление топлива при смешивании его с воздухом.
Система впрыска насос-форсунками
Система впрыска насос-форсунками является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. В отличии от системы впрыска Common Rail в данной системе функции создания высокого давления и впрыска топлива объединены в одном устройстве – насос-форсунке. Собственно насос-форсунка и составляет одноименную систему впрыска.
Применение насос-форсунок позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива, выбросы вредных веществ, а также уровень шума.
В системе на каждый цилиндр двигателя приходится своя форсунка. Привод насос-форсунки осуществляется от распределительного вала, на котором имеются соответствующие кулачки. Усилие от кулачков передается через коромысло непосредственно к насос-форсунке.
Насос-форсунка имеет следующее устройство:
- плунжер;
- клапан управления;
- запорный поршень;
- обратный клапан;
- игла распылителя.
Схема насос-форсунки
На примере насос-форсунки с электромагнитным клапаном:
- винт с шаровой головкой
- плунжер
- плунжерная пружина
- игла электромагнитного клапана
- электромагнитный клапан
- сливная топливная магистраль
- обратный клапан
- питающая топливная магистраль
- пружина распылителя
- запорный поршень
- игла распыления
- головка блока цилиндров
- термозащитная прокладка
- уплотнительные кольца
- камера высокого давления
- приводной кулачек
- коромысло
Плунжер служит для создания давления топлива. Поступательное движение плунжера осуществляется за счет вращения кулачков распределительного вала, возвратное – за счет плунжерной пружины.
Клапан управления предназначен для управления впрыском топлива. В зависимости от привода различают следующие виды клапанов:
- электромагнитный;
- пьезоэлектрический.
Пьезоэлектрический клапан пришел на смену электромагнитному клапану. Пьезоэлектрический клапан обладает большим быстродействием. Основным конструктивным элементом клапана является игла клапана.
Пружина форсунки обеспечивает посадку иглы распылителя на седло.
Усилие пружины при необходимости поддерживается давлением топлива. Данная функция реализуется с помощью запорного поршня и обратного клапана.
Игла распылителя предназначена для обеспечения непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания.
Управление насос-форсунками осуществляет система управления двигателем. Блок управления двигателем на основании сигналов датчиков управляет клапаном насос-форсунки.
Принцип действия насос-форсунки
Конструкция насос-форсунки обеспечивает оптимальное и эффективное образование топливно-воздушной смеси. Для этого в процессе впрыска топлива предусмотрены следующие фазы:
- предварительный впрыск;
- основной впрыск;
- дополнительный впрыск.
Предварительный впрыск производится для достижения плавности сгорания смеси при основном впрыске. Основной впрыск обеспечивает качественное смесеобразование на различных режимах работы двигателя. Дополнительный впрыск осуществляется для регенерации (очистки от накопленной сажи) сажевого фильтра.
Работа насос-форсунки осуществляется следующим образом. Кулачек распределительного вала через коромысло перемещает плунжер вниз. Топливо перетекает по каналам форсунки. При закрытии клапана происходит отсечка топлива. Давление топлива начинает расти. При достижении давления 13 МПа игла распылителя, преодолевая усилие пружины, поднимается и происходит предварительный впрыск топлива.
Предварительный впрыск топлива прекращается при открытии клапана. Топливо переливается в питающую магистраль. Давление топлива снижается. В зависимости от режимов работы двигателя может осуществляться один или два предварительных впрыска топлива.
Основной впрыск производится при дальнейшем движении плунжера вниз. Клапан снова закрывается. Давление топлива начинает расти. При достижении давления 30 МПа, игла распылителя, преодолевая усилие пружины и давление топлива, поднимается и происходит основной впрыск топлива.
Чем выше давление, тем больше количества топлива сжимается и соответственно больше впрыскивается в камеру сгорания двигателя. При максимальном давлении 220 МПа впрыскивается наибольшее количество топлива, тем самым обеспечивается максимальная мощность двигателя.
Основной впрыск топлива завершается при открытии клапана. При этом падает давление топлива и закрывается игла распылителя.
Дополнительный впрыск выполняется при дальнейшем движении плунжера вниз. Принцип действия насос-форсунки при дополнительном впрыске аналогичен основному впрыску. Обычно производится два дополнительных впрыска топлива.
Отзывов пока нет. Будьте первым, кто поделится опытом покупки.