Форсунки для чего они нужны в машине
Что такое форсунка в автомобиле?
По сути это такой миниатюрный насос инжектор, с помощью которого топливо (топливная смесь) попадает к своему конечному пункту назначения, где преобразуется в энергию. На начальном этапе вы теперь понимаете, что такое форсунка в автомобиле и какие функции она выполняет. Давайте продвигаться дальше.
Сегодня эти устройства выполняются в различных модификациях, каждая из которых имеет свои собственные преимущества. Конкретно это механические, электромагнитные форсунки, дальше следуют пьезоэлектрические, а также электрогидравлические.
Основные сведения о форсунке
Конструктивные особенности форсунок определены их главной задачей – точным постоянным дозированием нужного количества топлива, подаваемого в камеру сгорания. Давление, создаваемое в форсунке, напрямую зависит от типа топлива, которое через нее подается в камеру сгорания. Оно может находиться на уровне 200 МПа, при этом сохраняется на небольшом промежутке времени (а это около 1-2 миллисекунд).
Не все форсунки имеют стандартизированный корпус и вид. Они отличаются между собой формой, способом распыления, размерами распылительных элементов, порядком управления процессом. Здесь же важно отметить разность систем впрыска, используемых для различного рода и вида техники. Наиболее распространенные распылители — штифтовые, применяемые совместно с форкамерной зажигательной системой, а также дырчатые, характерные для двигателей, работающих на дизельном топливе.
Важно отметить, что внутренний механизм также напрямую зависит и от способа управления форсунками. Они могут быть одно пружинными, либо же двух пружинными с применением специальных датчиков контроля.
Кроме распыления топлива форсунка должна обеспечивать герметичность для камеры сгорания, чтобы двигатель не терял мощность в процессе работы. Для этого современными разработчиками внедряются различные хитрости и рациональные предложения, с помощью которых внедряется две и более степени перекачки топлива. А вот общий контроль топлива производится с помощью специального блока управления, управляющего электромагнитными клапанами подачи топлива.
Для чего нужны форсунки в автомобиле?
Теперь же немного более конкретных данных о реальной пользе форсунок и их роли в процессе обеспечения работы автомобиля. Прежде всего, это устройство является основным связывающим элементом между двигателем и топливным насосом. Их предназначение можно описать так:
Конструктивные особенности форсунок напрямую зависят от конкретной модификации и способа управления (подачи смеси). Но наиболее эффективными, рациональными и практичными сегодня считаются пьезоэлектрические форсунки. Их преимущество в возможности многократного впрыска за один цикл, а также скорости срабатывания.
Основные проблемы топливных форсунок
Наиболее распространенными проблемами, из-за которых возникает загрязнение устройства подачи топлива и в дальнейшем автомобиль начинает «барахлить», является возникновение отложение на стенках форсунок, образующиеся из-за использования некачественного, либо с различными примесями топлива. Все это может стать причиной перебоя работы, повышения расхода топлива, беспричинной потери мощности.
Чтобы этого избежать – необходимо периодически осуществлять промывку топливных форсунок.
Определить начало проблем достаточно просто. Их видно по таким основным признакам:
Как правило, особого труда в этом случае решить проблему не представляет. Для этого потребуется просто промыть, прочистить и установить в прежнее положение форсунку. Здесь важно удалить все загрязнения, которые и стали причиной сбоев.
Выбор способа очистки напрямую зависит от степени загрязнения устройства и возникающих проблем при запуске двигателя. Немаловажно здесь время, когда вы «спохватились» и решили устранить неполадку. Чем оно раньше, тем мене затратный по времени и средствам способ очистки можно подобрать.
На практике наиболее часто используют очистку присадками или в домашних условиях вручную. Это наиболее дешевые и простые способы очистки. Если же автомобиль попадает на специальный сервис – тогда могут использовать очистку на стенде, либо же ультразвуком. Последний способ очистки считается самым жестким и целесообразен в случаях, если форсунка имеет очень сильные загрязнения, отмыть обычной жидкостью которые не представляется возможным.
Что такое форсунки — виды, устройство и принцип работы
Форсунка – неотъемлемая часть бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания. Поговорим более подробно, что она из себя представляет, по какому принципу работает, каково их назначение и в каких узлах транспортного средства используется.
Что такое форсунки в автомобиле
В широком смысле форсунка – это нагнетательный насос, который используется для распыления различных жидкостей (а иногда и порошков) под высоким давлением. В автомобильных двигателях эти устройства выполняют ту же самую функцию. Основная область их применения – распыление топливной смеси в инжекторных бензиновых и дизельных двигателях внутреннего сгорания.
Первая механическая форсунка была сконструирована в 1864 году российским ученым Александром Шпаковым, а затем усовершенствована другим отечественным инженером, Владимиром Шуховым. В двигателях внутреннего сгорания устройство впервые применил Рудольф Дизель. С появлением инжекторных моторов оно стало нужно и на бензиновых силовых агрегатах.
Для чего нужны форсунки
Форсунки необходимы для формирования топливной смеси внутри цилиндров. Благодаря работе прибора горючее распыляется, смешивается с воздухом и образует своеобразную парообразную взвесь. Она гораздо легче воспламеняется.
Кроме того, форсунки выполняют и другую важную функцию. Они дозируют топливо, которое поступает в цилиндровую группу.
Устройство форсунки
По сути, современная форсунка представляет собой клапан на базе электромагнита с программным управлением. Она включает в себя следующие конструктивные элементы:
Находятся форсунки на головке цилиндроблока. Сколько их там, зависит от общего количества цилиндров, так как для каждого требуется по одной. В подавляющем большинстве легковых автомобилей их 4.
Похожие статьи
Что касается схемы расположения, то в большинстве «легковушек» форсунки выстроены в один ряд и закреплены на полой металлической трубке, по которой в них и поступает топливо.
До того, как форсунки начали использовать на инжекторных двигателях совместно с блоком управления, они имели несколько другое устройство. Вместо индукционной катушки с подвижным сердечником в них стоял клапан высокого давления, который срабатывал после нагнетания горючего топливным насосом при достижении определенного давления. Подобные устройства до сих пор используются на некоторых моделях дизельных двигателей.
Принцип работы форсунки
Работу автомобильной форсунки для большей наглядности можно разделить на несколько этапов:
Если речь идет о механической форсунке, то принцип ее работы будет несколько отличаться:
Подобным образом форсунки работают на дизельных двигателях.
Типы форсунок
В современных транспортных средствах чаще всего используется три типа деталей:
Поговорим про каждый из них более детально.
Электромагнитная
Клапаном, отвечающим за подачу горючего на сопло детали, в данном случае управляет индукционная катушка с подвижным сердечником. А ей, в свою очередь, управляют программные алгоритмы, внесенные в электронный блок управления. Они работают в зависимости от степени нажатия на акселератор.
На сегодняшний день электромагнитные форсунки являются одними из самых распространенных. Именно этот вид устройств устанавливают в подавляющее большинство бензиновых инжекторных моторов, которыми оборудуют легковые автомобили.
Подробнее устройство электромагнитного варианта устройства и принципа его работы описано выше.
Электрогидравлическая
Представляет собой гибрид электромагнитного и механического типа устройств. Используется в современных дизелях, оснащенных ЭБУ.
В основе работы этого типа устройства – разнице давления горючего. Когда клапан находится в закрытом состоянии, давление больше в области поршня, расположенного в камере управления, и менее интенсивно на игле. Когда необходимо произвести впрыск, с блока управления поступает соответствующий сигнал и электромагнитный клапан приоткрывается. При этом он распределяет топливо таким образом, что на поршень оно оказывает меньшее давление, чем на иглу. Благодаря подобному перераспределению он находиться в открытом состоянии. В результате этого игла приподнимается и бензин или ДТ может свободно поступать в цилиндр. Именно в этот момент и происходит собственно впрыск.
Пьезоэлектрическая
Представляет собой усовершенствованный вариант электрогидравлической форсунки. Имеет по сравнению с ней лучшие характеристики, так как очень быстро срабатывает. Благодаря этому за один такт можно произвести несколько впрысков топлива подряд (обычно 3 – 4). Это особенно важно для дизельных двигателей (что и обусловило область применения этой разновидности детали).
Конструкция пьезоэлектрической форсунки в точности повторяет таковую у электрогидравлической. Главное отличие состоит в том, что в данном случае вместо клапана-электромагнита на устройство устанавливают пьезоэлектрический элемент, который увеличивается в размерах при поступлении на него электрического тока.
Когда клапана находится в закрытом состоянии, на поршень камеры управления топливо оказывает интенсивное давление, а на иглу – низкое. При подаче тока на пьезоэлемент с ЭБУ он увеличивается, толкает поршень и тем самым открывает клапан. Давление перераспределяется – наиболее интенсивное оказывается на иглу. Топливо свободно сквозь нее проходит, в результате чего происходит впрыск.
Таким образом, количество поступающего в цилиндр топлива при использовании этой конструкции определяется длительностью воздействия электрического тока на пьезоэлемент, а также давлением топлива.
Следует отметить, что бывают и другие разновидности форсунок (например, механическая). Однако они постепенно выходят из употребления.
Основные проблемы топливных форсунок
Понять, что с форсункой возникли проблемы, можно по следующим «симптомам»:
Если речь идет о дизельном моторе, то к перечисленным признакам добавляется появление черного дыма из выхлопной трубы. Он появляется вследствие излишнего поступления топлива в цилиндр, которое просто не успевает полностью сгорать.
Неисправности детали могут возникнуть по самым разным причинам. Вот наиболее распространенные:
Если неприятности вызваны появлением окислов на внутренних стенках устройства или его засорением, поможет промывка. Ее можно выполнить несколькими способами.
Первый – залитие в бензобак машины специального очищающего состава. Это наиболее простой метод. Он полезен не только для чистки, но и для предотвращения дальнейшего появления загрязнений. Но он подходит только для относительно новых автомобилей. Это обусловлено тем, что таким способом нельзя удалить загрязнения большой интенсивности.
Второй способ – использование специальной промывочной установки. Она есть на каждой станции технического обслуживания. При этом грязь удаляется и с форсунок, и с топливной рамы. Следует помнить, что такой метод не подходит для сильно изношенных моторов. Также в автосервисе можно почистить форсунки с помощью ультразвука.
Наконец, третий способ – это очистка со снятием. Она подразумевает демонтаж форсунок с головки цилиндроблока и последующую ручную очистку. Метод применяют при наличии сильных загрязнений. Кроме того, он позволяет выявить наличие неисправностей.
Если на форсунке обнаружены физические повреждения или сильный износ, единственный вариант – ее полная замена. Произвести ее можно и самостоятельно, не обращаясь в автосервис. Для этого деталь извлекают из головки цилиндроблока, отсоединяют от системы подачи топлива и проводов, ведущих к ЭБУ, а затем в обратном порядке устанавливают на ее место новую.
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:
Сплавы на основе кобальта:
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:
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.
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.