Форсунка топливная

Слово «форсунка» произошло от английского «force-pump», что переводится как нагнетательный насос. Технический прогресс, позволивший создать высокоточные надежные топливные форсунки, привел к революции в двигателестроении, машиностроении, авиации, кораблестроении.

Уже давно не выпускаются двигатели внутреннего сгорания, не оснащенные устройствами для впрыска топлива. Без этой системы, которую называют инжектор, невозможно добиться приемлемых показателей экономичности и экологичности моторов. Форсунки являются главным исполнительным механизмом в системе впрыска.

Что такое форсунка

Это устройство, которое предназначено для точной дозировки и распыления под давлением жидкостей, реже порошков и газов. Наибольшее применение они получили в современных двигателях внутреннего сгорания, где для выполнения экологических норм требуется строго дозированная подача распыленного горючего. Мелкодисперсные капли бензина, солярки, сжиженного газа или мазута лучше перемешиваются с воздухом, чем струя, что приводит к более полному сгоранию топливно-воздушной смеси. Увеличивается мощность, улучшается экономичность двигателя внутреннего сгорания. Существенно уменьшаются выбросы токсичных отработанных газов.

История изобретения и совершенствования

Первую в мире форсунку предложил русский изобретатель Александр Иванович Шпаковский. Случилось это в 1864 году. Изделие было создано для распыления порошка, но из-за несовершенства конструкции распространения не получило. Более удачным оказался опыт российского и советского инженера Владимира Григорьевича Шухова, в 1880 году предложившего устройство, работающее с жидким топливом.

Его прибор, который использовался для распыления мазута, благодаря простой конструкции и технологичности, получил широкое применение. В некоторых отраслях техники форсунки Шухова применялись до середины XX века. Все современные конструкции основаны на принципах, заложенных этим конструктором.

Толчок к массовому применению инжекторов дало изобретение Рудольфом Дизелем двигателя с воспламенением от сжатия, названного в его честь дизелем. В первом двигателе сжатый воздух перемешался с угольной пылью, выступавший в качестве горючего материала.

Дизель столкнулся с трудностями в точной дозировке смеси. Решить их удалось, заменив угольную пыль керосином и применив форсунки. С этого момента началось усиленное совершенствование систем впрыска топлива. Первым на этом пути оказался Роберт Бош, который предложил несколько типов впрыскивающих устройств, а главное, сумел соединить форсунки с насосом высокого давления. Этот принцип и лежит в основе современных систем впрыска топлива, когда распыленное горючее впрыскивается в двигатель необходимыми порциями при давлении, превышающим атмосферное.

В дальнейшем инжекторы полностью вытеснили карбюраторы на бензиновых моторах. Дизели получили высокоточные приборы, распыляющие топливо под давлением несколько сотен, а то и тысяч атмосфер. Такие форсунки выдерживают до миллиарда циклов впрыска, изготавливаются с микронными допусками, высокое быстродействие обеспечивает длительность импульса до десятитысячной доли секунды.

Расположение и принцип работы форсунок

Топливная форсунка состоит из нескольких основных частей:

• герметичный корпус;
• фильтр;
• запорный клапан;
• распылитель.

В зависимости от типа привод клапана может быть механическим, электрогидравлическим, электромагнитным, с помощью пьезоэлемента. Топливный насос нагнетает горючее под давлением. Топливо первоначально проходит через фильтр, препятствующий попаданию механических загрязнений на распылитель. Затем либо по команде электронного блока управления, либо под действием гидромеханического воздействия, запорный клапан открывается. Топливо поступает на распылитель, в торце которого имеется несколько калиброванных отверстий. Проходя через них, струя топлива превращается в мелкодисперсную взвесь. Чем меньше размер капель, тем качественнее распыление.

Форсунки устанавливаются на двигатель таким образом, что входное отверстие находится снаружи блока и подсоединено к топливопроводу. В системе, которая впрыскивает топливо во впускной тракт, распылитель располагается внутри впускного коллектора. В системах непосредственного впрыска — в камере сгорания, выше верхней мертвой точки хода поршня. В местах соединения корпуса форсунок со стенками блока (коллектора) установлены термостойкие уплотнители, препятствующие проникновению неучтенного воздуха в цилиндр.

Виды форсунок

Топливные форсунки, которые устанавливаются на двигатели внутреннего сгорания, различаются по принципу работы, по расположению. Если применяется одна для всего двигателя, которая установлена во впускном коллекторе, такая называется центральной, а система — моновпрыском.

Если каждый цилиндр снабжает топливом индивидуальная форсунка, установленная во впускном коллекторе напротив впускных клапанов, конструкция называют распределенным впрыском топлива. Форсунки, производящие впрыск прямо в камеру сгорания минуя клапаны, называются форсунками непосредственного впрыска.

По принципу работы различают следующие виды:

• механические;
• электромагнитные;
• электрогидравлические,
• пьезоэлектрические форсунки.

Механические, пьезоэлектрические и электрогидравлические устройства в настоящее время применяются на дизельных двигателях. Современные бензиновые моторы оснащаются электромагнитными инжекторами.

Механические форсунки

В механических инжекторах запорный клапан управляется давлением жидкости. При высоком давлении клапан закрыт. Когда давление падает ниже определенной величины, под действием возвратной пружины игла клапана поднимается и горючее поступает на распылитель. Механическая форсунка очень проста: корпус, запорная игла с двумя пружинами, распылитель. Недостаток механических систем — наличие сложного в изготовлении и обслуживании, дорогого дозатора-распределителя.

Электрогидравлические форсунки

Электрогидравлические инжекторы используются в современных дизельных двигателях и заменили механические устройства. Используются как в системах с индивидуальными ТНВД (насос-форсунки), так и в системах common rail. В последнем случае топливо под небольшим давлением заканчивается в топливную рампу отдельным насосом. Затем топливный насос высокого давления перекачивает горючее в форсунки.

Топливо поступает в две камеры: над запорной иглой и под ней, давление в них одинаково. Игла удерживает клапан в закрытом положении под действием пружины. По команде электронного блока управления открывается сливной электромагнитный клапан, давление в емкости над иглой падает. При достижении порога, который может преодолеть усилие пружины, форсунка открывается. После этого сливной клапан закрывается, давление в камерах выравнивается, запорная игла перекрывает поток топлива.

Электромагнитные форсунки

Эти устройства применяются в бензиновых двигателях, поскольку не рассчитаны на работу в условиях чрезмерно высокого давления топлива, характерного для дизельных моторов.

На обмотку поддается сигнал от электронного блока управления двигателем. Под действием образовавшегося магнитного поля якорь, с которым соединена запорная игла, смещается, и открывает клапан. При отключении сигнала игла под действием пружины возвращается на место, выходное отверстие закрывается.

Пьезоэлектрические форсунки

Пьезоэлектрическая форсунка является самым современным исполнительным механизмом в системах впрыска топлива и используется как в бензиновых, так и в дизельных двигателях. Иглу приводит в действие пьезоэлектрический элемент, изготовленный из керамики. Под действием электрического тока керамика определенных сортов увеличивает свой размер. При расширении запорная игла выталкивается вверх.

Основное достоинство топливных пьезофорсунок — высокое быстродействие, что позволяет осуществлять впрыск топлива несколько десятков раз за один цикл. Другим преимуществом таких систем является способность выдерживать давление до 2 000 бар.

Конструкция, применяемая при производстве форсунок для инжектора, определяет область их применения.

Техническое обслуживание форсунок

Современные автомобильные форсунки способны надежно работать в течение длительного времени. Каких-либо специальных мер по обслуживанию этих устройств не предусмотрено, смазывать и регулировать там нечего. При использовании качественных горюче-смазочных материалов случаи выхода из строя форсунок в двигателе до выработки своего ресурса встречаются крайне редко.

Опасаться следует некачественного топлива, воды, механических воздействий при ударах.

Даже при использовании чистого топлива форсунки нуждаются в периодической промывке. Такая необходимость быстрее всего возникает при частых коротких поездках.

После того, двигатель заглушен, в форсунках остается бензин, который продолжает испаряться. На стенках выходных отверстий распылителя появляются отложения. Хоть бензин и обладает моющими свойствами, на каком-то этапе он перестает справляться с этими наростами, и выходные сопла закоксовываются. Форсунки теряют производительность, что приводит к падению мощности из-за переобедненной смеси, неровной работе двигателя.

Способы очистки форсунок

Очистка форсунок — ответственное дело, которым должны заниматься подготовленные специалисты. В средствах массовой информации, на автомобильных форумах часто можно встретить мнение, что не стоит тратиться на дорогостоящую процедуру промывки форсунок. Достаточно залить в бензобак очиститель топливной системы.

Делать этого не стоит. В бензобаке, каким бы чистым не был заливаемый бензин, всегда скапливаются отложения, конденсируется влага. Очиститель топливной системы не работает выборочно. Он начнет с бензобака. Все отложения прямым путем, поскольку фильтр с ними не справится, направятся в форсунки. В итоге, в лучшем случае, все равно придется промывать форсунки, а в худшем их заменить.

Существуют способы очистки на двух типов:

• демонтаж форсунок и промывка на специальном стенде очищающими жидкостями, либо в ультразвуковой ванне;
• промывка непосредственно на двигателе посредством подключения резервуара с промывочной жидкостью вместо штатного бензобака.

Каждый метод имеет свои достоинства и недостатки. Промывка без демонтажа менее трудоемка, в дополнение удаляется нагар на клапанах. Но работа двигателя на промывочной жидкости приводит ухудшению консистенции масла и выводит из строя свечи зажигания. Разумно проводить такую процедуру вместе с техническим обслуживанием, когда в любом случае свечи и масло будут заменены.

Демонтаж форсунок требует более высокой квалификации исполнителя, занимает больше времени. Но преимущества данного метода перевешивают недостатки:

• производительность форсунок измеряется непосредственно на стенде;
• визуально выявляется негерметичная игла распылителя, когда закрытая форсунка подтекает;
• видно качество распыления, стабильность конуса;
• легко оценить состояние уплотнительных колец: подсасывание воздуха через них неприятный и трудно диагностируемый дефект.

Если преследовать профилактические цели, можно делать промывку без демонтажа системы. В случаях, когда двигатель работает неровно, расходует много бензина, других неприятностях, форсунки лучше снять и промыть на стенде.

Для чего нужен фильтр форсунки

Важную роль играет входной фильтр в виде мелкоячеистой сеточки, установленный перед запорным клапаном. Он предохраняет от механических примесей, загрязнений. Если при чистых выходных отверстиях производительность форсунки снижена, виноват фильтр.

Он считается разовым, поскольку форсунка не разбирается. Можно продуть его сжатым воздухом или даже заменить. Вынуть сетку поможет подходящий саморез. Замена забитого фильтра вернет автомобилю былую резвость и экономичность.

Что такое форсунка в автомобиле?

/>

Жидкости, проходящие в больших объемах и на больших скоростях через сопло форсунки, вызывают абразивный износ форсунок. Поэтому, принимая во внимание различные условия эксплуатации форсунок и типы распыляемых жидкостей, производителям форсунок необходимо учитывать устойчивость материала форсунки и его стоимость. К примеру, логично предположить, что форсунка, которая будет распылять исключительно чистую воду, прослужит дольше, чем та, которая будет распылять жидкость с абразивными частицами. Срок службы форсунки во многом зависит от типа распыляемой жидкости. Химическая стойкость материала также играет очень важную роль при выборе материала для форсунки.

Если форсунки будут распылять агрессивные жидкости или работать в агрессивной среде, то, конечно, их стоит изготавливать из химически- и термоустойчивых нержавеющих сплавов (таких как Хастеллой, Титан, Тантел) или из пластиков (ПВХ, ПП, ПВДФ, Тефлон). Латунные форсунки, к примеру, будут хорошо распылять большинство жидкостей, но они не подходят для распыления азотной кислоты.

Латунные форсунки

Медно-цинковые сплавы с содержанием меди не менее 50% называются латунью (DIN 2.0401). Корме меди и цинка, латунный сплав может также содержать до 3% свинца.

Если какие-то другие элементы (отличные от свинца) добавляются в сплав меди и цинка, то полученный материал будет называться архитектурной бронзой. Латунь относится к цветным металлам. Форсунки из латуни характеризуются хорошей коррозионной стойкостью, а сам материал пластичен и хорошо поддается механической обработке.

Форсунки из специальных сплавов

Определенные применения в некоторых производственных процессах (например, в химической промышленности) требуют использования форсунок из специальных материалов с особыми характеристиками, например, с повышенной коррозийной стойкостью. Ниже приведены примеры наиболее востребованных материалов, из которых могут изготавливаться форсунки:

Сплавы на никелевой основе:

• Hastelloy B, Hastelloy C-4, Hastelloy C-276. Сплавы на основе никеля, молибдена и свинца с добавками хрома и вольфрама называются Хастеллой (Hastelloy).

• Alloy 59.

Сплавы на основе кобальта:

• Stellite 6.

Форсунки из твердосплавных материалов

Твердые сплавы производятся методом спекания порошковых компонентов. Твердые сплавы состоят из карбидов вольфрама, титана, хрома, а также добавок на основе кобальта или керамики. Порошковые компоненты прессуются в форму и затем спекаются при температурах чуть ниже их температур плавления. Форсунка, изготовленная из твердых сплавов, после спекания, подвергается механической обработке (например, высверливанию сопла) инструментом с алмазной режущей частью. Твердые сплавы используются для производства форсунок высокого давления и форсунок для гидросбива окалины. Во многих форсунках используются вставки из твердых металлов в качестве выходного отверстия, так как именно они наиболее подвержены износу.

Устройство и принцип работы

Конструктивно, форсунка включает в себя следующие элементы:

Плунжер – создаёт давление топлива. Его движение происходит при вращении кулачков рапредвала, а обратное движение – при помощи пружины плунжера.

Клапан управления – регулирует впрыск топлива в двигатель. Клапаны бывают электромагнитные и пьезоэлектрические. Основной элемент клапана управления – это игла клапана.

Запорный поршень – реализует поддержку давления топлива на иглу распылителя при необходимости.

Обратный клапан – также поддерживает давление топлива на иглу распылителя.

Игла распылителя – непосредственно обеспечивает впрыск топливной смеси в камеру возгорания.

Пружина форсунки – с её помощью игла распылителя «садится» на седло. Силу пружины поддерживает давление топлива.

Форсунки управляются с помощью системы управления двигателем на основе сигналов от датчиков инжекторной системы.

Топливная форсунка способствует правильному приготовлению воздушно-топливной смеси, для чего в процессе впрыска существует три фазы:

Предварительный впрыск – необходим, чтобы смесь при основном впрыске сгорала плавно. Сгорание небольшого количества топлива повышает давление и температуру в камере, что помогает ускорить воспламенение топлива при основном впрыске.

Основной впрыск – эта фаза обеспечивает качественное приготовление смеси при разных режимах работы двигателя. Высокое давление, достигающееся на этой фазе, помогает получить однородную горючую смесь. А полное сгорание уменьшает выброс вредных веществ и увеличивает мощность двигателя.

Дополнительный впрыск – нужен для очистки сажевого фильтра. На этой фазе давление резко падает, а игла возвращается на начальную позицию. Это предотвращает поступление топлива в камеру с плохим распылом и под низким давлением.

Рассмотрим этапы процесса работы топливной форсунки.

Кулачок распредвала передвигает плунжер форсунки вниз.

Топливо течёт в каналы форсунки.

Рекомендуем: Как заправить кондиционер в машине своими руками

Происходит закрытие клапана и отсечка топлива, начинает нагнетаться давление.

Когда давление достигает 13 МПа, то игла поднимается и при этом осуществляется предварительный впрыск горючей смеси. Может быть 1-2 предварительных впрыска, что зависит от режима работы.

Клапан открывается и предварительный впрыск заканчивается, а топливо переходит в питающую магистраль, и его давление снижается.

Клапан закрывается и давление снова начинает возрастать.

Когда давление достигнет 30 Мпа, игла распылителя поднимется, преодолевая силу пружины, и производит основной впрыск топлива. Чем больше давление, тем больше топлива сожмётся и больше поступит в камеру. Максимальное давление – 220 МПа. Оно обеспечивает самую высокую мощность двигателя.

Клапан открывается, и основной впрыск завершается, при этом снижается давление, и закрывается игла распыления.

При дальнейшем передвижении плунжера вниз, происходит дополнительный впрыск топлива. Обычно осуществляется два дополнительных впрыска.

Основные характеристики форсунок:

Динамический диапазон работы – характеризует минимальное время впрыска топлива.Время открытия / закрытия форсунки – характеризует время, которое необходимо для открытия / закрытия форсунки.

Угол распыла – характеризует, под каким углом осуществляется распыление топливной смеси.

Дальнобойность факела топлива – характеризует процесс распыления.Мелкость распыления и распределения топлива в факеле – характеризует качество приготовления горючей смеси и работы самой форсунки.

Форсунки пластиковые для воды

Пластиковые форсунки из синтетических материалов (пластики, полимеры, фторопласты) являются вторыми после стальных форсунок по доле в общем количестве выпускаемых форсунок (составляют более 15%).

К преимуществам пластиковых форсунок можно отнести легкий вес, хорошую химическую стойкость, более простой процесс изготовления, когда корпус форсунки и резьбовое соединение отливаются в одной форме, относительно невысокая стоимость, возможность выполнить пожелания заказчика по цвету, форме, нанесению логотипа. Однако, пластиковые форсунки по сравнению с металлическими имеют и свои недостатки: низкая температурная устойчивость, а также стойкость к механическим воздействиям, изнашиваемость, ограниченный диапазон давлении до 10 бар.

Для чего нужна форсунка в автомобиле?

Автомобиль представляет собой определенную конструкцию, которая состоит из большого количества различных компонентов и составляющих. Стоит отметить, что каждая деталь и элемент всей системы является довольно важными, и отсутствие одного компонента может привести к некачественной работе всего автомобиля, либо даже к полной его остановки. Поэтому, следует правильно следить за его работой и «откликаться» сразу на нее и обеспечить ей соответствующий ремонт. Однако, в данной статье мы будем разбирать не все составляющие транспортного средства, а будем обсуждать, что же такое форсунка и для чего она нужна в автомобиле.

Ну что же, приступим. Для тех, кто не знает что это, данная статья максимально станет полезной, а вот для тех, кто осведомлен в этом вопросе – позволит почерпнуть что-нибудь новое.

Автомобильная форсунка представляет собой некое устройство, которое предназначено доя того, чтобы обеспечивать распыление топлива в камере сгорания. Кроме того, от ее конструкции, а также других особенностей ее работы, зависит еще и качество работы всей системы, а также мощность транспортного средства и расход топлива при его полноценной работе.

Разобравшись с тем, что делает форсунка и как она работает, можно смело переходить к тому, чтобы уточнить некоторые технические особенности такого устройства более конкретно. Итак, главное предназначение автомобильных форсунок заключается в следующем:

• обеспечивать правильную подачу топлива в необходимом количестве;
• обеспечивать подачу топлива под правильным углом, а также максимально правильно подготовить ее к подаче;
• слаженные действия между самим процессом сортировки и дозировки топлива, с его впрыском;
• максимально правильная выдержка так называемой «кривой выброса».

Стоит сказать, что работа и собственно действие автомобильной форсунки зависит напрямую от ее модификации и некоторых конструктивных особенностей. Сегодня можно встретить огромное количество различных видов таких приборов для современных транспортных средств, однако, наиболее распространенными и востребованными все же считаются именно пьезоэлектрические модели. Данный вид отличается тем, что они могут обеспечить многократный впрыск за один цикл работы, а также имеют более высокую скорость срабатывания.

Таким образом, без качественной и рабочей автомобильной форсунки просто невозможно обеспечить подачу топлива в камеру сгорания, а потому невозможно будет завести автомобиль и «заставить» его двигаться. Для того, что предупредить такие негативные последствия, стоит тщательно выбирать качественные форсунки для своего автомобиля.

Похожее

Форсунки из фторопласта, форсунки из тефлона

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) является фторированным углеводородом с высоким молекулярным весом и полукристаллической структурой. Форсунки из фторопласта производят только методом спекания. ПТФЭ известен под такими торговыми наименованиями как TEFLON®, HOSTAFLON® и FLUON® и характеризуется великолепной химической и температурной стойкостью, а также хорошим скольжением и изоляционными свойствами.

Форсунки также производятся из полипропилена, поливинилиденфторида (ПВДФ), полиоксиметилена (полиацетали) и полиамида.

Срок эксплуатации форсунок

Сроки эксплуатации форсунок зависят от различных факторов, например, способа применения, условий эксплуатации, распыляемых веществ. В зависимости от материала, из которого изготовлены форсунки, сроки эксплуатации могут быть очень разными. Ниже представлена таблица самых применяемых материалов из металла и керамики, которая дает основное представление о сроках эксплуатации изготавливаемых из них форсунок (срок эксплуатации латунных форсунок взят за 1 при прочих равных условиях).

Синтетические материалы в зависимости от условий эксплуатации имеют очень разные сроки службы. Именно поэтому не существует единой классификации.

Профилактика форсунок

От необходимости промывки форсунок своими руками можно избавиться, регулярно осуществляя профилактические процедуры по обеспечению предварительной очистки форсунок. Например, в профилактических целях неплохо подойдет жидкостная очистка форсунок. Заметим, что не обязательно обращаться в автосервис в целях профилактики (хотя хуже точно не будет), достаточно сделать «клизму» и провести процедуру в домашних условиях.

Кроме того, существует старый «дедовский» способ, которым многие пользуются и поныне. Он подразумевает регулярный разгон автомобиля до скорости равной более 120 км/ч, и преодоление в таком режиме приблизительно 10-15 километров. Высокое давление внутри системы провоцирует самоочистку форсунки. Этот же метод подразумевает и прогазовку на холостом ходу до показателей 4000-5000 оборотов, на протяжении трёх минут. Хотя он менее эффективен первого.

Неудовлетворительное состояние форсунок оказывает пагубное воздействие на эффективность работы двигателя. Существует ряд признаков, по которым можно определить неисправности форсунок

Недостаточно высокая мощность, которую двигатель развивает при работе;

При увеличении нагрузки на двигатель возможны рывки и провалы;

На малых оборотах наблюдается неустойчивая работа двигателя;

Выхлопные газы имеют повышенную токсичность.

Как правило, основной причиной неисправности форсунок

является их загрязнение. За счет своего расположения в зоне действия высоких температур эти детали подвержены закоксовыванию смолами, которые содержатся в топливе. Особенно этот результат виден при использовании низкокачественного топлива. Образовавшиеся твердые отложения полностью или частично перекрывают отверстия, через которые распыляется топливная смесь. Так же загрязнению форсунок способствует общее загрязнение элементов топливной системы, таких как так, трубопровода, фильтр и т.п. для восстановления
нормальной работы форсунок
требуется их тщательная промывка.

Промывка форсунок

Для поддержания эффективной работы двигателя необходимо следить за состоянием форсунок, т.е. периодически их промывать. Очищение форсунок можно производить следующими способами:

1. С помощью промывки — специальные присадки к топливу.

Каждые 2 — 3 тысячи километров в топливо добавляется специальный препарат. Данная процедура способствует не только промыванию форсунок, но и очистке всей топливной системы. Но! Данная процедура эффективна при регулярном удалении небольших загрязнений. Если удалять большое количество застарелых загрязнений подобным способом, это грозить засорением трубопровода, топливного фильтра или выводу из строя самих форсунок.

2. С помощью специальной установки (без демонтажа с двигателя):

Данная процедура представляет собой работу двигателя на специальном промывающем топливе (сольвенте). После отключения штатного топливного насоса и магистрали слива топлива в бак топливопривод системы впрыска соединяют с установкой, имеющей резервуар с сольвентом, который подается под давлением в форсунки. В таком режиме двигатель работает некоторое время с периодическими остановками. После холостой работы двигателя на сольвенте штатные соединения топливоприводов восстанавливают, и двигатель работает на бензине еще 30 минут. Данный способ промывки следует использовать каждые 15-20 тысяч километров пробега.

3. Промывка при помощи ультразвукового стенда (демонтируя форсунки с двигателя).

Используется как крайняя мера для удаления больших загрязнений. Форсунка погружается в специальный состав, благодаря которому, при помощи ультразвука удаляются затвердевшие загрязнения. Такие стенды позволяют достоверно оценить качество и производительность распыления форсунки.

Неполадки с форсунками возникают, как на машинах питаемых соляркой, так и на бензиновых инжекторных авто. Форсунка — деталь, отвечающая за впрыск горючего под определённым давлением. Полезно знать, как проверить форсунку инжектора, если возникают сложности запуска.

Источник https://pobenzinu.ru/toplivnaya-sistema/forsunka-toplivnaya

Источник https://iga-motor.ru/avtolikbez/ustrojstvo-dizelnoj-forsunki.html

Источник

Источник