Пьезоэлектрическая форсунка: устройство, принцип работы и проверка на стенде

В этой статье мы поговорим о таких важных аспектах, связанных с пьезоэлектрическими форсунками, как:

• Устройствопьезоэлектрической форсунки;
• Принцип работы пьезоэлектрической форсунки;
• Преимущества пьезофорсунок;
• Причины и следствия неправильной работы пьезоэлектрических форсунок;
• Проверка пьезофорсунок.

Немного о самих пьезоэлектрических форсунках. Пьезофорсунка или пьезоэлектрическая форсунка преподносится нам производителями инжекторов как уникальный механизм, за счёт которого происходит подача топлива в автомобиле. Главными её плюсами называют высокую точность дозирования топлива и скорость срабатывания. Благодаря этому инжектор обеспечивает многократный впрыск топлива во время прохождения одного рабочего цикла.

Устройство пьезоэлектрической форсунки

Устройство пьезоэлектрической форсунки
наглядно изображено на картинке и включает в себя следующие элементы: Теоретически можно выделить три основных блока пьезофорсунки:

1. Исполнительный;
2. Гидравлический;
3. Управляющий.

Сверху находится пьезоэлемент. В середине расположены гидравлический цилиндр и переключающий клапан. А внизу находятся распылитель и дроссельная пластинка. Далее изучим данные элементы подробнее. Пьезоэлемент по своей сути это пьезокристалл, состоящий из соединённых пластин из керамики. Импульс электричества подаётся на него, что приводит к расширению на 80 микрометров за 0,1 миллисекунды. Для повышения его результативности в его состав включают также цирконий и палладий. Любопытно, что энергия расходуется исключительно при включении напряжения, зато после его выключения она регенерируется. Гидравлический цилиндр находится внутри амортизирующей пружины. В его корпусе находятся взаимозависимые поршни, расстояние между которыми заполнено бензином с давлением 10 бар. Бензин играет здесь амортизирующую роль, а сам цилиндр связывает пьезоэлемент и клапан переключения. Клапан переключения отвечает за переход из области низкого в область высокого давления и обратно. Метод работы распылителя подобен методу в электромагнитном инжекторе – бензин под высоким давлением подаётся одномоментн7о с разных концов иглы, что удерживает инжектор в закрытом состоянии. Над ним находится дроссельная пластина, содержащая отверстия, через которые осущеcтвляется движение бензина между каналом высокого давления, распылителем и каналом переключения.

Вопросы по теме

Фильтр:ВсеОткрытРешеноЗакрытЖдет ответа

Превышена коррекция форсунки — ошибка ОтвеченоПользователь отвечен 2 месяца ago • Топливная система

12 просм.1 ответ.1 голос.

Каков срок службы форсунок? ОтвеченоПользователь отвечен 2 месяца ago • Топливная система

9 просм.1 ответ.0 голос.

От какого авто могут подойти форсунки бензиновые на Ford Focus 2? ОтвеченоПользователь отвечен 2 месяца ago • Топливная система

13 просм.1 ответ.0 голос.

Попала вода в форсунки, это опасно? ОтвеченоПользователь отвечен 2 месяца ago • Топливная система

10 просм.1 ответ.0 голос.

Шум от форсунок Chevrolet Cobalt II ОтвеченоПользователь отвечен 2 месяца ago • Топливная система

7 просм.1 ответ.0 голос.

Как промыть форсунки на Audi 100 и будет ли от этого толк? ОтвеченоПользователь отвечен 2 месяца ago • Топливная система

9 просм.1 ответ.0 голос.

Задать вопрос

Принцип работы пьезоэлектрической форсунки

В пьезоэлектрической форсунке
, как и в обычном инжекторе, применяется
принцип
гидравлики. В закрытом состоянии распылителя игла остается посаженой на седло под действием высокого давления. Электрический сигнал попадает с блока управления на пьезоэлемент, в результате чего растёт его длинна, открывая переключающий переключения. Когда бензин уходит в обратку, происходит падение давления выше иглы, и в результате этого она поднимается снизу, осуществляя подачу бензина. Количество подаваемого бензина зависит от длительности сигнала и его давления в топливной рампе. Пьезоэлектрические распылители работают по принципу электромагнитных, отличие в том, что в роли подвижной сердцевины выступает пьезоэлемент. Скорость срабатывания пьезоинжектора в несколько раз выше, чем у электромагнитных инжекторов. Небольшое время включения пьезоинжектора позволяет эффективно управлять каждым этапом подачи топлива. За счет предварительного впрыска бензина перед основным циклом достигается повышение давления и температуры в камере сгорания и снижается задержка воспламенения основного впрыска. Это положительным образом влияет на степень загрязнённости выхлопа автомобиля.

Преимущества пьезофорсунок

Среди основных преимуществ пьезоэлектрических форсунок можно подчеркнуть следующие:

• Высокая скорость срабатывания;
• Высокая частота срабатывания;
• Количество впрысков за один рабочий цикл форсунки;
• Высокая точность дозирования топлива;
• Уменьшение уровня шума мотора;
• Повышение экологичности за счет снижения загрязнённости выхлопных газов.

Причины и следствия неправильной работы пьезоэлектрических форсунок

Особенности устройства в случае их неисправности проявляются в следующих возможных проблемах автомобиля:

• автомобиль глохнет при нагрузке или на холостом ходу;
• троение двигателя;
• потеря тяги;
• образование тёмного дыма при нагрузке.

Описанные выше следствия могут появляться по различным причинам, но зачастую основная причина заключается в несправных инжекторах. При выявлении вышеуказанных симптомов рекомендуется пройти соответствующую диагностику работы топливной системы и конкретно форсунок.

Путем прогресса

Состоявшееся в конце девяностых внедрение системы Common Rail стало новой вехой в развитии двигателя Дизеля. Рядный топливный насос высокого давления (ТНВД) сменил магистральный насос, а гидравлические форсунки уступили место форсункам с электромагнитными клапанами, управляемыми электроникой.

В отличие от прежней конструкции, где открывание иглы распылителя происходило только за счет давления, электрогидравлические форсунки работают несколько иначе. В состоянии покоя давление топлива на конусе иглы распылителя и в камере управляющего клапана, расположенного над иглой, оказывается одинаково, подпружиненная игла запирает сопла, и впрыска не происходит. Когда поступает сигнал от блока управления, электромагнитный клапан срабатывает, давление над иглой сбрасывается, она поднимается, открывая сопла, и осуществляется впрыск.

Подобным образом работают и пьезофорсунки, в которых вместо электромагнита с подвижным сердечником применяется другой исполнитель — пьезоэлемент. Он имеет форму квадратного столбика, состоящего из множества установленных друг на друга и спеченных между собой керамических пластинок. Под воздействием тока в них возникает пьезоэффект, за счет которого конструкция способна быстро изменить свою длину, воздействуя на управляющий клапан. По сравнению с электромагнитом пьезоэлемент обеспечивает более быстрое срабатывание, время которого составляет порядка 0,1 мс (против 0,5 мс у форсунки с электромагнитом), а также способен создать большее усилие по воздействию на клапан управления и имеет более высокую точность хода для быстрой отсечки подачи топлива.

Конструкция пьезоэлектрической форсунки: 1 — пьезоэлемент; 2 — гидрокомпенсатор; 3 — управляющий клапан; 4 — дроссельная шайба; 5 — игла распылителя

Применение пьезоэлемента в форсунке позволило конструкторам реализовать до десяти впрысков за один такт работы двигателя — предварительные, основной, послевпрыски. При этом сами порции, их объем и частоту здесь можно гибко регулировать, исходя из режимов работы двигателя. Таким образом, в моторе достигается плавность и полнота сгорания топлива, снижается шумность и токсичность. Для современных дизелей у легковых автомобилей пьезоэлектрические форсунки становятся неотъемлемым элементом в конструкции топливной системы. Но за высокие технологии приходится платить.

Проверка пьезофорсунок

Проверка пьезофорсунок
достаточно сложный процесс и требует наличия не только сложного специального оборудования, но и квалифицированного персонала владеющего необходимыми навыками. Пьезоэлектрические инжекторы очень чувствительны к качеству бензина, при отсутствии которого в них достаточно быстро возникают различные вышеописанные нарушения.
Проверить пьезофорсунки
вы сможете в нашей мастерской по
низким ценам
. Для этой цели мы используем Стенд для проверки форсунок высокого давления Carbon Zapp GD1R.
Проверка пьезофорсунок
с предварительной внешней ультразвуковой очисткой стоит у нас 600 руб. за 1 шт. Стоимость новых оригинальных инжекторов, такаих производителей как Bosch, Delphi, Denso и Siemens. достаточно высока и в зависимости от модели составляет от 10 000 до 40 000 рублей. Поэтому предварительная проверка пьезофорсунок, позволит сэкономить значительные средства на покупке новых.

Преимущества пьезофорсунок

• скорость и частота срабатывания
• количество впрысков за один рабочий цикл форсунки
• точность дозировки топлива
• снижение шумной работы двигателя
• работа форсунки на больших давлениях
• экологичность

Как упоминалось выше, быстродействие пьезофорсунки позволяет разделять подачу топлива на большое количество микродоз: вначале происходит несколько подготовительных впрысков, потом идет основной и уже после него так называемые послевпрыски.

Впрыск топлива происходит таким образом, что в цилиндр попадает небольшое количество топлива – пилотный впрыск (около 1,5 мл). Оно обогащает и прогревает топливно-воздушную смесь, плавно подготавливая систему к основной подаче топлива. При этом достигается равномерное распределение давления в камере сгорания. Чем больше таких предвпрысков, тем мягче протекает горение, и соответственно, тише работает двигатель.

После этого подается большая доза топлива, которая выполняет основную роль в создании топливно-воздушной смеси. В конце цикла сгорания при помощи послевпрысков дожигаются остатки топлива. Это понижает токсичность отработанных газов. Также топливо, подаваемое таким образом в конце цикла работы форсунки, способствует очистке и регенерации сажевого фильтра.