Форсунка электрическая. Принцип работы. Неисправности

Принцип работы форсунки

Рис. Пример конструкции форсунок систем распределённого (а) и центрального (моно) впрыска (б): 1 — топливный фильтр, 2 — уплотни тельные кольца, 3 — запирающий элемент, 4 — седло, 5 — пружина, 6 — обмотка, 7 — корпус, 8 — электрический разъём

Устройство электрической форсунки может быть разным(примеры конструкций приведены на рисунке), но принцип работы одинаков для всех типов форсунок.

Форсунка представляет собой определённой формы ёмкость с топливом. С одной стороны топливо под давлением поступает из топливной магистрали через фильтровочную сетку, а с другой стороны в распылённом состоянии попадает в рабочую область ДВИГАТЕЛЯ, если подано напряжения на солсноццальный клапан форсунки.

MOНO впрыск — форсунка одна (обычно рядный двигатель до 4-х цилиндров)
ДУБЛЬ MOНO впрыск — две форсунки, работающие на две половины, обычно 6-ти цилиндрового, V-образного двигателя
РАСПРЕДЕЛЁННЫЙ впрыск — по одной форсунке на цилиндр, рабочая часть расположена во впускном коллекторе
ПРЯМОЙ впрыск — по одной форсунке на цилиндр, рабочая часть расположена внутри цилиндра
ПУСКОВАЯ — одна на двигатель, рабочая часть расположена во впускном коллекторе

Форсунки бывают НИЗКООМНЫЕ (от 1 до 7 Ом) и ВЫСОКООМНЫЕ (от 14 до 17 Ом). Низкоомные форсунки управляются пониженным напряжением или в цепях управления имеются добавочные сопротивления (5-8 Ом). Фрагмент схемы с добавочными сопротивлениями (152) приведен на рисунке.

Рис. Фрагмент схемы системы управления и фото блока сопротивлений.

Рис. Форма факела распылённого топлива различна.

Осциллограмма, отображающая форму импульса на форсунке, с системой впрыска от порта (PFI) и системы последовательного впрыска (SFI), которые используют привод выключаемого транзистора насыщения, изображена рядом и отмечена буквой А. Соленоиды форсунок включаются блоком управления двигателем. Напряжение резко падает, когда клапан открыт, а затем, при выключении напряжения, резко возрастает (из-за индуктивности соленоида). Ширина импульса изменяется в зависимости от нагрузки двигателя.

Осциллограмма, отображающая форму импульса на форсунке системы моновпрыска (TBI). Такие системы для включения и выключения форсунок используют формирователи пиковых токов и токов синхронизации. Клапаны соленоидов форсунок включаются при наличии высокого тока питания, подаваемого от блока управления двигателем.

После срабатывания, ток уменьшается и поддерживает клапан в открытом состоянии. Наблюдается резкое падение напряжения при первом открытии клапана, а затем резкое увеличение напряжения, когда формирователь тока создаст меньший ток синхронизации, чем высокий ток включения. Когда соленоид отключается(после периода синхронизации) создаётся амплитуда напряжения, обусловлештя индуктивностью катушки соленоида (схема В).

Некоторые формирователи пиковых токов и токов синхронизации производят быстрые переключения напряжения во время периода синхронизации из-за низкого сопротивления обмотки соленоида форсунки (схема С).

Рис. Форсунка распределённого впрыска топлива.

Примером может служить осциллограмма форсунки автомобиля ФОРД «Сиерра» 1,6i, EEC 4 приведённая ниже.

Рис. Осциллограмма форсунки

Ниже приведены схемы подключения форсунок при одновременном, групповом и фазированном впрыске топлива.

При одновременном и групповом методе все форсунки, соединённые параллельно впрыскивают топливо одновременно, причём за один оборот коленвала впрыскивается половина полной порции топлива.

Такой метод соединения форсунок использовался на а\м выпуска 80 х — начала 90 х годов.

Современные системы управления двигателями используют последовательный или фазированный впрыск топлива. Такой метод управления позволяет увязывать момент впрыска с моментом открытия впускного клапана в конкретном цилиндре, изменять количество подаваемого топлива в цилиндр.

Рис. Схемы подключения форсунок при одновременном, групповом и фазированном впрыске топлива

На схемах использованы следующие обозначения: 1,2,3,4 — форсунки, 5 — ЭБУ двигателем.

Форсунки систем прямого впрыска топлива отличаются от форсунок, применяемых на системах впрыска топлива во впускной коллектор. Распылитель форсунки расположен непосредственно в камере сгорания и испытывает большие температурные нагрузки и нагрузки высокого давления. Форсунка прямого впрыска длиннее, т.к. необходимо пройти толщину головки блока. Давление топлива значительно выше, чем в обычных системах впрыска и факел распыла имеет свои особенности для каждого двигателя. Эти особенности систем прямого впрыска можно отнести к бензиновым и дизельным двигателям. На рисунке показана форсунка и её осциллограмма двигателя HDI СИТРОЕН. Сопротивление обмотки соленоида форсунки 0,3 — 1 Ом.

Рис. Форсунка системы прямого впрыска HDI и осциллограмма, снятая на режиме XX.

Применение пьезокристаллов в форсунках

Пьезоэлектрический эффект представляет собой изменение геометрических размеров некоторых кристаллов при подаче на них электрического напряжения. Принцип действия напоминает работу электрогидравлической форсунки, но для активации системы клапанов используется пьезокристалл цилиндрической формы. Он и преобразует электрический сигнал в механическое перемещение деталей.

Пьезофорсунки отличаются очень высоким быстродействием, поскольку изменение размеров твёрдого тела отличается малой инерционностью и значительными развиваемыми усилиями в момент противодействия мощных пружин и высокого давления в топливной магистрали. Это качество приборов сделало возможным использовать их для многократного впрыска топлива в пределах одного цикла. Можно подавать небольшие пилотные порции горючего для инициации горения, охлаждения смеси или создания завихрений, организовывать послойное воспламенение сверхбедных смесей, впрыскивать несколько дополнительных объёмов в мощностных режимах. Но и цена подобных устройств достаточно высока. Применение их оправдано в случае наиболее высокотехнологичных моторов с рекордными характеристиками по экономичности и снижению вредных выбросов.

Расположение

ПУСКОВАЯ форсунка обычно расположена во впускном коллекторе таким образом, чтобы её широкий факел распылённого топлива (до 90 градусов) попадал в район впускных клапанов всех цилиндров.

Форсунка МОНО впрыска расположена на месте обычного карбюратора и топливо впрыскивается в общий объём впускного коллектора.

Форсунки РАСПРЕДЕЛЕННОГО впрыска расположены на впускном коллекторе в районе впускных клапанов каждого цилиндра. Если впускных клапана два, то факел распылённого топлива состоит из двух частей, каждая из которых направлена под один из клапанов.

Форсунки ПРЯМОГО впрыска расположены в головке блока. Распылитель расположен в цилиндре и имеет узкую щель, формирующую факел, направленный под углом к днищу поршня.

Одно из принципиальных отличий систем прямого впрыска топлива в том, что в зависимости от режима работы двигателя давление топлива регулируется в пределах 80-130 атм. Система управления контролирует как момент впрыска, происходящий во время такта всасывания, так и порцию топлива, изменяя давление в трубопроводе и длительность открытия форсунки.

Типы форсунок

На сегодняшний день форсунки различают по трем видам: электромагнитные, электрогидравлические и пьезоэлектрические.

Электромагнитные форсунки

Этот вид форсунок обычно ставят на бензиновый двигатель. Тем самым такой вид обладает самой простой и понятным механизмом работы, состоящей из клапанов электромагнита, а еще обладает системой распылителя, со входящими в нее другими деталями.

Электромагнитные форсунки

Механизм работы такого типа использования форсунок весьма простой. Напряжение подается в систему обмотки, который тем самым возбуждает клапан, которое происходит в определенное время, обычно для этого идет установка программы, благодаря которой происходит принцип работы.

Напряжение создается в нужном поле, затягивающимся с помощью грузика иголки из клапана, в этом случае высвобождается сопло. В результате таких действий происходит впрыск определенного количества горючего вещества. По мере того как снижается напряжение, то иголка начинает возвращаться в первоначальное состояние.

Тип гидравлических электронных

Механизм типовых деталей пролегает в применении большого количества давления в системе подачи горючего вещества. В первом варианте клапана электромагнита закрыты, а иголка по большей степени прижимается к седлу того места, где находится система управления камерой.

Электрический тип

Такой тип использования форсунок работает за счет механизированной системы гидравлики. Вначале иголка помещается в седло за счет воздействия на него большого давления. Когда начинает поступать сигнал типа электрического на элемент пьезоэлектрического механизма, за счет толчков на поршневую систему толкателя, который тем самым начинает давить на поршневой механизм клапана переключения. Это тем самым приводит к тому, что клапан переключения начинает открываться и благодаря этому горючее переходит в магистральную систему слива, давление наверху иголки начинает понижаться. Благодаря тому, что температура внизу не меняется игла приподнимается, в процессе этого обычно происходит подача горючего в систему.

электромеханические форсунки

Неисправности форсунки

Сопротивление обмотки форсунки должно соответствовать справочным данным. Обычно форсунки на входе имеют мелкую сетку, которая может забиться мелкими частичками примесей или ржавчины из бака и топливных магистралей.

Если впускная сетка не задержала примеси, то проходя через запирающий элемент и седло форсунки, эти части получают дополнительный износ из-за абразивных свойств посторонних частиц. Постепенно форма факела меняется или вообще пропадает и форсунка льёт топливо обычной струйкой, что не способствует правильной работе двигателя.

На распылителе форсунки постепенно скапливаются смоляные отложения. Иногда отложения образовываются в результате использования на двигателе газовой установки.

Преимущества использования инжектора

Ресурс, которым обладают форсунки высокого давления, не идёт ни в какое сравнение с карбюраторной моделью управления. Система, контролируемая электроникой, имеет ряд преимуществ, которые ощутимы сразу после запуска двигателя.

Система дозированного впрыска даёт ощутимую экономию топлива;
Увеличение мощности силового агрегата и его динамических показателей;
Огромный ресурс работы и отсутствие необходимости в обслуживании;
Простота запуска силовой установи независимо от погодных условий;
Меньший износ двигателя и плавность при наборе скорости;
Приемлемый уровень выхлопных газов.

Эффективность работы инжекторного двигателя превосходит системы прошлого поколения и представляет собой точно отлаженный механизм. Электронное управление даёт возможность задействовать форсунки низкого давления или систему Common Rail для наиболее точной подачи топлива. Карбюратор чрезвычайно редко выходит из строя, а отсутствие необходимости периодической настройки делает такую систему удобной в эксплуатации.

Форсунка (инжектор), является основным элементом системы впрыска.

Методика проверки

Проверку топливной части форсунки необходимо начинать с подключения к автономной установке, которая может создать на входе в форсунку рабочее давление. При этом из форсунки не должно капать или литься топливо. При кратковременном подключении форсунки к питанию 12 в (высокоомные форсунки 14-17 Ом, низкоомные — от 2 до 7 Ом через добавочное сопротивление 10-15 Ом) должны раздаваться звонкие щелчки запирающего клапана, втягиваемого магнитным полем соленоида. Если форсунка «не щелкает», то, вероятно, всё внутри забито ржавчиной. Такая форсунка отправляется «в последний путь». Если первичные проверки дают положительный результат, проверяем форму факела и степень распыла топлива, а также производительность форсунки в единицу времени — это обычно 80 — 90 мл. за 30 сек (50 — 60 мл. для малообьёмных двигателей).

Устройство дизельной электромагнитной форсунки.

Дизельные электромагнитные форсунки состоитят из корпуса, в котором располагаются клапана, возвратные пружины, каналы. На конце форсунки располагается распылитель. Название и расположение элементов форсунки видно на картинке ниже. Подключение магистрали высокого давления к форсунке осуществляется по средствам штуцера. Более того к форсунке подключается магистраль для обратного слива лишнего топлива. Основным элементом управления форсункой является электромагнитная катушка, которая подключается к электропроводке автомобиля по средствам разъёма.

Распылитель форсунки перекрывается иглой, которая плотно притирается к стенкам распылителя. Электромагнитный управляющий поршень, аналогично якорю бензиновой форсунки перемещается за счёт электромагнитного поля катушки. Управляющий поршень воздействует на клапан камеры управления. В результате поднятие иглы форсунки осуществляется не непосредственно электромагнитной катушкой, а топливом, за счёт разницы давлений.

Преимущества инжектора и его недостатки

Если бы в этой системе не было преимуществ, инжекторы не получили бы столь широкое распространение. Надежность инжектора многие могут оспорить, ведь автомобилисты нередко сталкиваются с проблемами и неизлечимыми болезнями системы. Тем не менее, в технологии намного больше плюсов, которые привлекают покупателей и дарят определенные выгоды в поездке.

+ Преимущества	— Недостатки
реальное понижение расхода топлива — инжектор может экономить, благодаря интеллектуальному управлению подачей топлива;	чистка форсунок — если вы заливаете не слишком качественный бензин или не меняете вовремя фильтры топлива, форсунки будут забиваться и перестанут распылять бензин;
полное сгорание бензина — при правильных настройках инжектор обеспечивает полное сгорание топлива и определенную интенсивность поездки;	прошивка «мозгов» в нужных режимах — на старых машинах иногда получается достичь невероятных результатов от перепрошивки, ведь технологии движутся вперед;
более выразительная динамика двигателя — водителю не приходится долгое время ожидать реакции при нажатии педали газа;	замена бортового компьютера на более функциональный вариант ЭБУ для вашей модели автомобиля с подходящими настройками;
возможность смены прошивки — с помощью простой процедуры чип-тюнинга можно полностью изменить параметры авто;	регулярная смена фильтров, как воздушного, так и топливного, с целью обеспечения нормальной работы инжектора;
технологичность и современность — машина с инжектором зачастую выбрасывает в атмосферу значительно меньше вредных веществ;	использование качественного топлива в соответствии с предписанными производителем нормами и подходящим октановым числом;
устойчивая работа в любых условиях — для хорошей работы инжектора не требуется ручное управление заслонкой воздуха, двигатель хорошо заводится в мороз.	регулярный сервис, своевременное обращение внимания на определенные недостатки работы автомобиля.

Несмотря на то, что инжектор дороже в обслуживании и более прихотлив к качеству бензина, его надежность и возможность широкой настройки параметров опережает на сотни шагов вперед карбюратор. В конце концов, за определенный пробег два типа мотора могут выйти одинаково в цене, только карбюратору нужно будет чаще уделять внимание, а инжектор сделать один раз и надолго.

И напоследок представляем вашему вниманию видео для более полного понимания принципа работы инжектора.

Источник