Форсунки - елементи системи живлення дизельних двигунів, які забезпечують надходження палива безпосередньо в камеру згоряння кожного циліндра. Форсунка розпорошує паливо в формі факела в надпоршневом обсязі, а також бере участь в процесі дозування його продачі. І все це відбувається з частотою від 400 до 2500 разів на хвилину.
За своєю конструкцією все дизельні форсунки в залежності від способу управління діляться на механічні і електромеханічні.
перевірена механіка
Робота класичного дизеля заснована на тих же принципах, що і сто років тому, в епоху творця цього типу моторів Рудольфа Дизеля. Паливний насос високого тиску (ТНВД), приймаючи пальне з бака від насоса, що підкачує (низького тиску), в необхідній послідовності по черзі нагнітає потрібні порції солярки в індивідуальну магістраль механічної форсунки кожного циліндра. Такі форсунки відкриваються виключно «по команді» високого тиску в паливній магістралі і закриваються при його зниженні.
Звичайна механічна форсунка складається з корпусу, розпилювача з голкою і однієї пружини (однопружінная). Голка вільно переміщається в межах направляючого каналу розпилювача, забезпечуючи в закритому стані надійну герметизацію сопла. У нижній частині вона упирається в конічне ущільнення розпилювача, до якого притискається розташованою зверху пружиною.
Для перетворення енергії тиску палива, створеного ТНВД, в зусилля підйому голки на її поверхні передбачена сходинка. Паливо подається в спеціальний обсяг корпусу безпосередньо під сходинкою голки. Коли тиск перевищує зусилля пружини голки, вона піднімається вгору. При цьому забезпечується відкриття каналів розпилювача і відбувається вприскування палива. Після того, як вся подана насосом порція пального проходить через розпилювач в камеру згоряння, тиск починає падати, і голка під впливом зусилля пружини опускається. Подача палива при цьому припиняється. Тиск уприскування палива складає 400 - 600 кг / см2.
Варіюючи параметри форсунок (геометрію каналів розпилювача і їх кількість, жорсткість пружини і ін.) І тим налаштовуючи їх на оптимальний режим роботи, конструктори навчилися управляти процесом згоряння палива.
У деяких двигунах (наприклад, версіях TDI моделей Mercedes, VW, BMW, Audi і ін.) Одна з форсунок може бути оснащена датчиком підйому голки. Положення голки важливо «знати» блоку управління моторами з електронно керованими паливними насосами.
В особливу групу форсунок слід виділити двухпружінние. Вони мають більш складну конструкцію, але зате точніше, ніж класичні однопружінние, керують процесом подачі палива. Завдяки цьому знижуються жорсткість процесу згоряння і шум. Позитивний ефект забезпечується дворівневим підйомом голки, під час якого по черзі долається опір кожної з двох пружин. На холостому ходу і при малих навантаженнях працює тільки перший ступінь, «підгодовуючи» двигун невеликою кількістю палива. На потужних режимах надходять дві порції палива: спочатку мала (до 20% загального обсягу), потім велика. Це пом'якшує, продовжує і робить більш повним процес згоряння. Крім того, зменшилися витрата палива і токсичність відпрацьованих газів. Тиск відкривання ступенів відрізняються незначно, наприклад, у дизелів з розділеною камерою згоряння * складають 130 і 180 кг / см2. Тиск уприскування основної порції - близько 800 - 1000 кг / см2.
Сьогодні частка двухпружінних конструкцій становить майже четверту частину від загальної кількості. Такі форсунки застосовували в дизелях з безпосереднім уприскуванням **, поки їх не потіснила система харчування Commоn Rail.
Епоха електроніки
В сучасних дизелях паливо подається за допомогою електромеханічних форсунок, у яких за відкриття і закриття голки відповідає керований електроклапан. Поки йому не буде дана команда від ЕБУ, паливо не надійде до розпилювача. Бортовий комп'ютер визначає момент початку впорскування і його тривалість, ретельно дозуючи пальне довжиною імпульсів в залежності від частоти обертання коленвала, навантаження, положення педалей, температури двигуна і інших чинників. Така особливість дозволяє електроніці керувати подачею палива з високою точністю, в сприятливому режимі з точки зору економічності і екологічності.
Електромеханічні форсунки в дизелях з системою харчування типу Common Rail можуть працювати в багатоімпульсному режимі: в ході одного циклу паливо впорскується кілька разів - від двох до семи. Цим вдалося домогтися більш плавного наростання тиску газів на поршень і більш якісного згоряння палива, що в підсумку знизило шум і кількість шкідливих компонентів у вихлопі. Тиск уприскування в даних системах харчування вдалося підвищити до 1600 кг / см2. При цьому ще більше покращилася точність дозування і рівномірність розподілу палива по циліндрах.
Єдін в двох особах
У другій половині 90-х років деякі дизелі стали оснащувати ще одним різновидом системи харчування - без ТНВД. Його функції переклали на насос-форсунки. Насос, що підкачує подає до них паливо під невеликим тиском. Кожна форсунка забезпечена своєї плунжерній парою, яку приводять в дію кулачки розподільного вала. Переваг у таких систем харчування кілька. По-перше - більший тиск подачі палива (від 1200 до 2050 кг / см2), що забезпечує більш якісне розпилення. По-друге, відсутність громіздкого ТНВД з окремим приводом і інерційних систем розподілу пального. Все це сприяло підвищенню точності початку уприскування і дозування.
Насос-форсунки обладнані електроклапаном і можуть працювати в двухімпульсном режимі. Як і в попередніх випадках, це дозволяє зробити попередній впорскування перед основним, подаючи в циліндр спочатку невелику порцію палива, пом'якшує роботу мотора і знижує токсичність вихлопу. Негативна особливість насос-форсунок - залежність тиску упорскування від оборотів двигуна і висока вартість даної технології навіть у порівнянні з Common Rail.
розпилювачі
Одна з найбільш відповідальних деталей форсунки - розпилювач. Вони відрізняються кількістю розпилювальних отворів і способом регулювання подачі палива. Передкамерні і вихорокамерних дизелі (тобто з розділеною камерою згоряння), як правило, оснащують розпилювачами з одним отвором і голкою. На кінці їх голки може бути штифт. Такі форсунки називають штифтовими (1). Завдяки тому, що штифт голки більшу частину циклу знаходиться в отворі, з'являється можливість подавати основну частину палива в короткий час в кінці циклу, після повного підйому голки. Таким чином забезпечується сприятливий режим згоряння і більш м'яка робота дизеля.
На дизелі з безпосереднім уприскуванням (з нерозділеним камерами згоряння) встановлюють форсунки з декількома розпилювальними отворами (від двох до шести). Є два типи Багатоструменеві розпилювачів: з перекриваються отворами (2) і закритим обсягом (3). У перших для припинення подачі палива голка перекриває безпосередньо кожен канал розпилювача, т. Е. Контактує з кожним отвором. У форсунках з закритим об'ємом голка не перекриває сам отвір - вона «глушить» невеликий обсяг в самому низу розпилювача. Через залишку палива в цьому обсязі, яке згодом випаровується, виникають проблеми зі зниженням токсичності відпрацьованих газів.
Ігор Шірокун
фото Bosch
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.
