Какое давление в форсунках дизельного двигателя

Устройства и приборы высокого давления

Форсунки дизельного двигателя

Назначение форсунок и требования к ним

Форсунка служит для подачи топлива в цилиндр двигателя, распыления и распределения топлива по камерам сгорания.

Условия работы форсунок очень тяжелые – они подвержены воздействию колоссальных давлений и тепловых нагрузок. Впрыск начинается при температуре в камере сгорания 700…900 ˚С и давлении 3…6 МПа, а заканчивается при температуре до 2000 ˚С и давлении 10…11 МПа.

К форсункам предъявляются следующие очень жесткие требования:

  • оптимальная дисперсность, т. е. высокая степень дробления капель топлива, так как чем меньше капли, тем больше их суммарная поверхность, быстрее происходит нагрев и сгорание топлива, но при этом уменьшается длина факела;
  • обеспечение такой скорости струи топлива, чтобы оно достигало краев камеры сгорания, поэтому капли не должны быть слишком мелкими – средний размер капель (с учетом требования по первому пункту) – 30…50 мкм;
  • распределение впрыскиваемого топлива по всему объему камеры сгорания;
  • резкое начало впрыска и его прекращение.

Форсунки бывают открытые и закрытые.
Открытые форсунки обеспечивают постоянную подачу топлива. В современных дизелях такие форсунки не применяются.
В дизельных двигателях применяют закрытые форсунки, которые открываются только в момент подачи топлива в камеру сгорания.

Закрытые форсунки могут быть двух типов – одно- и многодырчатые. Первые устанавливают на двигателях с вихревыми камерами сгорания, вторые с неразделенными камерами сгорания.

Различают, также, механические форсунки и форсунки, управляемые электроникой.
Современные системы питания дизельных двигателей используют впрыск, управляемый компьютером (электронным блоком управления). На основании информации, поступающей от многочисленных датчиков, такие системы учитывают многие процессы и текущие параметры работы двигателя. Форсунки в таких системах управляются специальными электромагнитными или пьезоэлектрическими устройствами, что открывает широкие возможности повышения эффективности работы двигателя, а также его экологичности.

К отдельной категории устройств для впрыска топлива в цилиндры относятся насос-форсунки, представляющие собой своеобразный гибрид между ТНВД и форсункой в одном узле.

История изобретения форсунки

Как известно, Рудольф Дизель изначально планировал работу своего знаменитого детища на угольной пыли. Его система питания содержала специальный насос, вдувавший угольную пыль в цилиндр двигателя сжатым воздухом. Однако, уголь оказался низкокалорийным топливом, не способным дать высокой температуры сгорания, и Дизелю пришлось обратить свой гениальный взор к жидким топливам. Ведь разница температур в цикле работы двигателя – прямой путь к повышению КПД, как установил француз Николя Сади Карно.

Сначала Дизель попробовал впрыскивать в цилиндр своего двигателя бензин, но при первом же испытании двигателя произошел взрыв, едва не стоивший жизни самого Дизеля и его помощников, и изобретателю пришлось применить менее взрывоопасное топливо – керосин.
В июне 1894 года Дизель построил двигатель, использующий в качестве топлива керосин, который впрыскивался в цилиндры специальной форсункой. Для впрыскивания керосина применялся пневматический компрессор, развивавший давление, превышающее давление в цилиндре двигателя. За такими двигателями закрепилось название «компрессорные дизели».

Идея гидравлического впрыска топлива в дизельных двигателях принадлежит, как утверждает история, французскому инженеру Сабатэ, который, к тому же, предложил многократный впрыск, т. е. впрыск, осуществляемый в несколько этапов (эта идея используется в современных системах питания – Common Rail и насос-форсунка).

В 1899 году русский инженер Аршаулов впервые построил и внедрил топливный насос высокого давления оригинальной конструкции – с приводом от сжимаемого в цилиндре воздуха, работавший с бескомпрессорной форсункой. Эти форсунки устанавливались на дизелях, выпускавшихся Механическим заводом «Людвиг Нобель» в Петербурге в начале прошлого века («русские дизели»).

В 20-е годы XX века немецкий инженер Роберт Бош усовершенствовал встроенный топливный насос высокого давления, а также создал удачную модификацию бескомпрессорной форсунки. Эти устройства с различными усовершенствованиями используются в системах питания дизельных двигателей и в наши дни.

Дизельные двигатели, использующие в системе питания повышение давления топлива перед впрыском, называют «бескомпрессорными дизелями».
В настоящее время классические компрессорные дизели не имеют практического применения. В современных двигателях впрыск осуществляется бескомпрессорными способами.

Однако, наука и техника не стоят на месте, и, благодаря широкой компьютеризации всех систем автомобиля, в настоящее время механические форсунки постепенно вытесняются более совершенными устройствами, управляемыми электроникой.

Принцип действия многодырчатой форсунки

В многодырчатой форсунке основной частью является распылитель. Он состоит из корпуса 1 (рис. 1, а) и иглы 2. Распылитель притянут к корпусу 7 форсунки накидной гайкой 3. Сверху на иглу давит пружина 12 (рис. 1, б). Топливо в полость Б форсунки подается по каналу В.
Когда нет подачи топлива насосом (рис. 1. I), давление в полости Б составляет 2…4 МПа. Топливо давит на нагрузочный поясок Г иглы, но эта сила меньше силы пружины, которая прижимает иглу к распылителю. Игла запорным конусом Д перекрывает выходные отверстия – сопло А.

При подаче топлива насосом сила давления топлива на поясок Г становится больше силы пружины, игла поднимается, и через сопло А с большой скоростью топливо впрыскивается в камеру сгорания. После окончания подачи топлива давление падает, пружина возвращает иглу на место, запирая выходные отверстия распылителя, и впрыск прекращается.

Читайте также:  Как снять шрус на фольксваген

Подъем иглы ограничен упором ее верхних заплечиков в корпус 5 форсунки и составляет 0,2…0,25 мм.

Качество дробления топлива зависит от скорости его движения через сопла, которая, в свою очередь, зависит от давления впрыска. При нормальном режиме скорость струи топлива составляет 200…400 м/с. Для этого необходимо создать перепад давлений в форсунке и камере сгорания 5…10 МПа. Поскольку давление в цилиндре в момент впрыска достигает 3…5 МПа, давление топлива в форсунке должно быть более 10…20 МПа.
Чтобы обеспечить работу форсунки при таком давлении, корпус распылителя и игла выполнены очень точно и притерты друг к другу. Они являются третьей прецизионной парой в магистрали высокого давления. Игла и корпус распылителя не подлежат разукомплектованию и подлежат замене только в комплекте.

Устройство многодырчатой форсунки

На двигателях с неразделенными камерами сгорания устанавливают, как правило, многодырчатые форсунки. Так, на двигателях КамАЗ-740 устанавливается форсунки серии 33, на двигателях ЗИЛ-645 и ЯМЗ-240 – форсунки Б-2СБ, на двигателях ЯМЗ-238 – форсунки модели 80 (см. рисунок 2 внизу страницы).

К корпусу 7 форсунки накидной гайкой 3 притянут распылитель с иглой 2. Распылитель имеет четыре сопловых отверстия диаметром 0,3 мм. На иглу через штангу 13 давит пружина 12. Топливо от насоса подается в полость форсунки через штуцер 9, в котором установлен фильтр 10. Верхнее отверстие в корпусе служит для отвода в бак топлива, просочившегося через зазоры между иглой и распылителем. Штифты 4 и 6 определяют точное положение распылителя относительно корпуса и топливных каналов. Прокладками 11 регулируют натяжение пружины, которое определяет давление начала впрыска.

Форсунки устанавливают в специальные гнезда головки цилиндра и закрепляют скобами.
Между корпусом форсунки и головкой блока размещается уплотнительная медная шайба (кольцо), которая надевается на корпус распылителя и вместе с форсункой аккуратно вставляется в гнездо головки. Такая шайба служит не только уплотнителем между форсункой и головкой, но и обеспечивает хороший теплоотвод от распылителя к головке цилиндров.
Уплотнительное кольцо 8 предохраняет полость клапанной крышки от попадания в нее пыли и влаги.

Устройство однодырчатой штифтовой форсунки

Однодырчатые форсунки иногда называют штифтовыми, поскольку конец ее иглы выполняется в виде штифта. Такие форсунки устанавливают, как правило, в дизелях с разделенными камерами сгорания.
Конструкция распылителя таких форсунок обеспечивает объемно-пленочное смесеобразование, поскольку распыливание топлива более направленное, чем в многодырочных форсунках, и значительная часть топлива достигает стенок камер сгорания, образуя быстро испаряющуюся пленку.

Дизели с вихревыми (раздельными) камерами сгорания менее чувствительны к составу топлива и устойчивее работают в широком диапазоне частот вращения. Применяемые с ними форсунки рассчитаны на меньшее давление, следовательно, не требуют столь высокой точности изготовления, как форсунки для неразделенными камерами сгорания, а потому дешевле.

На рис. 1,в показан распылитель штифтовой однодырчатой форсунки. Такая форсунка устанавливается в вихревых камерах сгорания и имеет одно сопло.
Конец иглы 2 выполнен в виде штифта 13 конусной формы, выступающего за пределы корпуса распылителя. Штифт служит для формирования факела топлива в виде конуса.
Принцип работы однодырчатых форсунок не отличается от принципа работы многодырчатых форсунок.

Устройство некоторых типов форсунок, применяемых на автотракторных дизельных двигателях отечественного производства приведено на рисунке 2.

Отремонтировав уже около сотни дизельных форсунок только на 2,5tdi я решил поделится информацией о их восстановлении с уважаемыми читателями Драйва.

И так начнём с небольшой теории:
Что же изнашивается в форсунках до-Коммон Рейловского (КР) поколения, или почему нам так крупно ПОВЕЗЛО :))))

Как видим из рисунка ниже двухступенчатые форсунки 2,5tdi очень просты по конструкции : распылитель, шайбы, 2 пружины, и штифт.

В отличии от подобных форсунок на других двигателях форсунки на 2,5tdi регулируются только ЗАМЕНОЙ ШТИФТОВ, причём регулируются ТОЛЬКО первая ступень, регулировка второй ступени производителем не предусмотрена.

Регулировка дизельных форсунок 2,5 tdi — это САМЫЙ БОЛЬШОЙ РАЗВОД на бабло от ВСЕХ ДИЗЕЛЬНЫХ КОНТОР !
— у вас плох тянет/ дымит / троит/ плохо заводится двигатель — виноваты форсунки их надо РЕГУЛИРОВАТЬ, и за это нужно ПЛАТИТЬ !

Теперь разбирёмся ЧТО же изнашивается в ЭТИХ форсунках и как их ПРАВИЛЬНО отремонтировать !

В форсунках 2,5tdi при износе ПАДАЕТ ДАВЛЕНИЕ открытия первой ступени, с 240 бар до предельного 210 бар форсунка начинает плохо распылять — писать и соответсвенно дыметь /больше потреблять и.т.д.

В форсунках изнашиваются ТОЛЬКО РАСПЫЛИТЕЛЬ, в нём изнашивается игла, появляется на ней канавка, изнашивается и сам распылитель изнутри — он чуть проседает — изнашиваются и выходные отверстия — увеличиватся в размерах или забиваются говнами при некоректной фильтрации.

Теперь уважаемые НАВОСТРИТЕТЕ УШИ !

Для ПОЛНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФОРСУНКИ ДОСТАТОЧНО В НЕЙ ПОМЕНЯТЬ РАСПЫЛИТЕЛЬ BOSCH !
НИКАКОЙ РЕГУЛИРОВКИ ФОРСУНОК НЕ ТРЕБУЕТСЯ при соблюдении ТРЕХ УСЛОВИЙ !
1. Распылитель должен быть марки BOSCH c ТЕМ-ЖЕ номером, никакого кидая, ни итальяшек только оригинальный BOSCH хоть и сделанный в Индии.
2. Необходимо очистить гайку форсунки от нагара снаружи и внутри
3. Затягиваем гайку форсунки с усилием в 4,5кг

Читайте также:  Почему пускач стреляет в карбюратор

Сами же пружины в этих форсунках НЕ ИЗНАШИВАТСЯ и НЕ ТЕРЯЮТ своих параметров даже при 500тыс пробега.
Мне доводилось восстанавливать такие форсунки просто заменой распылителя БЕЗ РЕГУЛИРОВКИ, на стенде их параметры были в приделах допусков !

Сам процесс замены распылителей происъодит так :
-заказываем ремкомплект BOSCH DSLA…, смотрим в таблицу ниже, разбираем форсунку, обычно я её зажимаю в тиски через алюминевые проставки распылителем вверх но не за дырку обратки.
Откручиваем гайку, чистим её изнутри, с форсунки снимаем старый распылитель и сразу же за ним 2 шайбы рогатую и в её ценре маленькую, ставим точно такой же комплект нового распылителя, ставим гайку, затягиваем сначала пальцами затем динамометрическим ключём 4,5кг.

Меняем только 3 внешние медные шайбы на распылителе одну под распылителем и две на обратке.

AFB — 059130201 — (059130202 — упр.) — распылитель — DSLA142P683 — BOSCH 2437010055
AKN — 059130201А (059130202А — упр.) — распылитель -DSLA142P770 BOSCH 2437010092
AKN — 059130201B (059130202В — упр.) — распылитель — DSLA142P843 BOSCH 2437010112
AKN — 059130201С (059130202С — упр.) — распылитель — DSLA142P893
AKE — 059130201Е (059130202D — упр.) — распылитель — DSLA142P925 BOSCH 2437010117
AКЕ — 059130201F (059130202F — упр.) — распылитель — DSLA142P1025 BOSCH 2437010130
AYM — 059130201F (059130202F — упр.) — распылитель — DSLA142P1025 BOSCH 2437010130
BAU — 059130201F (059130202F — упр.) — распылитель — DSLA142P1025 BOSCH 2437010130
BDH — 059130201G (059130202G — упр.) — распылитель — DSLA142P1191 BOSCH 2437010139
BDG — 059130201G (059130202G — упр.) — распылитель — DSLA142P1191 BOSCH 2437010139
BCZ — 059130201F — распылитель — DSLA142P1025 BOSCH 2437010130 нет управляющей !
BFC — 059130201F (059130202F — упр.) — распылитель — DSLA142P1025 BOSCH 2437010130

Взаимозаменяемость форсунок
На все эти моторы после 2001 года (начиная с AKE, AKN) можно и нужно устанавливать распылители *130 (евро3) и *139 (евро4).
Для мотора АКЕ *130 — родные, они же DSLA142P1025.

*139 — они же DSLA142P1191, взаимозаменяемые с предыдущими, продвинутые распылители, с новой технологией завихрения, при использовании этих распылителей, уменьшается расход топлива, но чуток падает динамика (требуется чиповка), пропускная способность у них поменьше чем у предыдущих, что влечет за собой увеличение максимального давление впрыска с 1800 до 2000 бар, более качественный распыл. Это я так в двух словах…

Ни для кого не секрет, что в автомобиле есть топливная система, в которую входит много агрегатов и устройство. В данной статье речь пойдет о насос-форсунках для дизельного двигателя. Это оборудование служит для того, чтобы подавать топливо в камеру сгорания. Насос-форсунки считаются самым проблемным оборудованием двигателя машины. Дело в том, что они часто забиваются, и их нужно постоянно прочищать, иначе мотор станет терять мощность, и топливо будет сгорать не полностью. Название насос-форсунка произошло из-за того, что это оборудование работает по принципу насоса.

Строение и разновидности

На самом деле это оборудование различается только по принципу, по которому подается топливо в цилиндры. Устройство форсунок для дизеля весьма схоже, но не стоит забывать о таких версиях, как пьезофорсунки. Эти детали очень прихотливы к качеству топлива, что значительно снижает ресурс.

Независимо от вида привода иглы, топливо в цилиндры попадает под давлением, это является обязательным условием. Помимо этого, не меняется принцип работы насоса. Во всех форсунках топливо накачивается по принципу насоса.

Как уже сказано существуют разновидности насос-форсунок для дизельного мотора.

  1. Первый вид – это электромагнитный. Здесь игла работает благодаря установленному специальному клапану.
  2. Второй вид – это пьезоэлектрический, здесь движение иглы происходит посредством закона гидравлики.

Второй вид появился немного позже, чем первый, но сейчас используется чаще. Происходит это потому, что впрыск этого типа происходит в разы быстрее, из-за чего двигатель выдает больше мощности.

Этот вид больше механический, потому что здесь нет нужды в электронике. Следует отметить, что форсунки для дизельного мотора не отличаются от подобного устройства для бензинового мотора. Какие виды форсунки поставить на автомобиль, выбирает производитель, исходя из многих параметров автомобиля.

Основной задачей этого оборудования для дизельного двигателя является своевременный впрыск под нужным давлением и регулировка дозы топливной смеси, которая попадет в цилиндры. Насос создает высокое давление, благодаря этому форсунка распыляет дизельное топливо по всей плоскости цилиндра. Сколько топлива нужно двигателю, определяется системой, которая отслеживает показатели двигателя.

Это оборудование состоит из нескольких агрегатов, которые выполняют свою строго определенную задачу. В состав дизельных форсунок входят: плунжер, клапаны управления, игла распылителя, обратный клапан и запорный поршень. Плунжер создает такое давление в корпусе этого оборудования, какое необходимо для качественного распыла. Распыл нужен, чтобы мотор лучше сжигал топливо.

Движется плунжер за счет вращения коленчатого вала, а возвращается на место за счет специальной пружины. Игла здесь нужна для того, чтобы топливо попадало именно в камеру сгорания, это очень важно, так происходит полное сгорания топливной смеси. На игле тоже установлена пружина, чтобы игла возвращалась на место в нужное время. Давление этой пружины зависит от давления внутри оборудования. Клапаны управления в этом оборудовании нужны для контролирования этапов впрыска.

Читайте также:  Как включить вом на мтз 80

Стадии впрыска

Для того, чтобы топливо попадало быстрее и равномерно, впрыск производится в три стадии.

  1. Первая стадия — это предварительный впрыск.
  2. Вторая стадия — это основный впрыск.
  3. Третья стадия — это дополнительный впрыск.

Первая стадия нужна для того, чтобы основной впрыск прошел нормально, и не осталось излишек топлива в камере сгорания. Третья стадия нужна для того, чтобы очистить выхлопы от сажи.

Как известно раньше дизельные двигатель были громкими, и от них было много выхлопных газов черного цвета. Именно поэтому была придумана такая система впрыска топлива. Многие задаются вопросом, а почему бы не перестать вообще выпускать двигатели на дизеле, они же такие вредные и громкие. Дело в том, что дизельные моторы намного мощнее бензиновых двигателей. Сегодня дизельные моторы выбрасывают в атмосферу примерно одинаковое количество отходов.

Принцип работы насоса – форсунки для дизельного топлива основан на том, что топливо подается насосом из бака в топливный трубопровод и уже оттуда за счет движения плунжера заполняет магистрали в корпусе форсунки. После заполнения плунжер закрывается, и в форсунке повышается давление. Когда давление становится 13 МПа, открывается игла, и топливо попадает в камеру сгорания. Принцип работы настолько прост, что люди могут улучшать этот механизм постоянно. Таким образом, придумали трехуровневую систему впрыска, которая помогла очистить выхлопные газы. Для того, чтобы контролировать этапы впрыска, были придуманы специальные клапаны.

Принцип работы форсунки основан на том, что игла открывается в определенный момент. Этот момент определяет сам двигатель и подает сигналы датчикам, которые дают сигналы блоку управления, и игла открывается.

Такой способ привода иглы был в первом типе, в котором принцип работы основан на электрическом моторе. Во втором типе форсунок движение иглы осуществляется за счет давления в оборудовании. Оно регулируется мотором, это означает, что, когда мотор выдает больше мощности, он требует больше топлива, для этого он быстрее создает нужное давление в оборудовании и потребляет топливо. Эти типы больше механические, потому что здесь электроника не нужна вовсе.

Достоинства и недостатки

  • Как правило, все механизмы и устройства форсунки имеют ряд достоинств и недостатков. К достоинствам можно отнести самостоятельную регулировку впрыска топлива. Карбюратор, который был до этой системы, приходилось настраивать самостоятельно.
  • Вторым достоинством считаются минимальные выбросы в атмосферу.
  • Третьим достоинством является то, что увеличивается мощность двигателя, ведь в двигатель поступает ровно столько топлива, сколько ему нужно.
  • Четвертым плюсом системы считается то, что двигатель заводится в любое время года и при любых погодных условиях.
  • Пятый минус состоит в том, что в отличие от карбюраторного мотора, этот реже нуждается в очистке и динамичнее разгоняется.

Но у системы есть и недостатки.

  • Главным недостатком является потребность в топливе. Под этим понимается то, что расход больше чем у карбюраторного мотора, но заметен он только при условии, если в бак залито высококачественное топливо. Если в баке 92 бензин, то это практически не скажется на расходе топлива.
  • Вторым недостатком считается то, что блок управления может прийти в негодность даже после падения. Это грозит дорогим ремонтом.
  • Ну и третий недостаток заключается в стоимости за ремонт. Дело в том, что если будет неисправен блок управления, то машина просто не заведется. Чаще всего на автомобиль приходится покупать новый блок управления и прошивать его под свою машину. Процедура эта дорогостоящая, поэтому это является существенным недостатком.

Чтобы не довести до замены форсунок, за ними нужно своевременно ухаживать. Делать это можно самостоятельно или же отогнав машину на станцию технического обслуживания. Для того, чтобы самостоятельно провести должный уход, нужно знать их состояние.

Чаще всего во время ухода прочищаются жиклеры. Они забиваются из-за того, что в топливе содержится много лишнего мусора. В системе автомобиля предусмотрены фильтры, которые время от времени нужно менять, чтобы не прочищать топливные форсунки. Поэтому замена фильтров тоже считается уходом за топливной системой. Жиклеры могут забиваться в три этапа.

  1. Первый этап — это, когда они засорены несильно, и их можно прочистить воздухом.
  2. Второй этап – это, когда потребуется снять топливные форсунки и положить в специальную ванну с раствором, отправить в камеру с ультразвуком. Второй способ применяется, когда жиклеры засорены настолько, что автомобиль не заводится.

Третий способ, самый простой и используется для профилактики. Принцип очистки заключается в том, чтобы заливать специальные присадки в бак, чтобы прочищалась вся система. Делать это нужно примерно 3 раза в год.

Резюме

Прогресс не стоит на месте, и производители автомобиля разработали новую систему впрыска. Этот способ полностью автоматизирован и водителю ничего не приходится настраивать вручную. Основным элементом впрыска этого топлива являются форсунки. Они отвечают за то, чтобы топливо попадало в камеру сгорания в нужный момент. Рабочие форсунки правильно выполняют эту работу, поэтому двигатель едет ровно и на полной мощности. Независимо от этого, за ними нужен уход и постоянное контролирование.

Оцените статью
Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector