Компоненты системы смесеобразования должны обеспечивать надлежащее образование топливно-воздушной смеси при использовании той или иной системы впрыска топлива. В си­стеме с впрыском топлива во впускной коллектор, это в основном задача топливного инжек­тора, в то время как в системе прямого впрыска топлива может быть установлена дополнитель­ная заслонка для повышения турбулентности. Вот о том, какие компоненты системы смесеобразования бывают, мы и поговорим в этой статье.

 

 

 

 

Форсунка для систем с впрыском топлива во впускной трубопровод

 

Конструкция и функция топливной форсунки

 

Электромагнитная форсунка включает сле­дующие основные компоненты (см. рис. «Топливная форсунка для систем с впрыском топлива во впускной трубопровод» ):

• Корпус клапана с электрическим и гидрав­лическим соединителями;
• Электромагнитная катушка;
• Игольчатый клапан с якорем электромаг­нита и шариком клапана;
• Седло клапана с диафрагмой;
• Пружина клапана.

 

Фильтр на впуске топлива защищает фор­сунку от загрязнений. Уплотнительное кольцо (круглого сечения) на гидравлическом соеди­нителе служит для уплотнения форсунки в топливной рампе. Нижнее уплотнительное кольцо обеспечивает уплотнение между фор­сункой и впускным трубопроводом.

Когда катушка электромагнита обесточена, шарик игольчатого клапана прижимается к седлу конической формы пружиной и уси­лием, создаваемым давлением топлива. При этом система подачи топлива изолирована от впускного трубопровода.

Когда на катушку электромагнита подается электрическое питание, создается магнитное поле, притягивающее якорь электромагнита игольчатого клапана. Шарик клапана подни­мается над седлом, и происходит впрыск то­плива. Когда катушка обесточивается, иголь­чатый клапан закрывается под действием усилия пружины.

Топливо распыляется пластиной с отверсти­ями. Для лучшего распыления топлива ранее использовавшиеся распылительные пластины с четырьмя отверстиями были заменены на рас­пылительные пластины с большим количеством отверстий (до двенадцати). Штампованные диа­фрагмы обеспечивают хорошую стабильность количества впрыскиваемого топлива. Форма струи топлива, выходящей из форсунки, опре­деляется количеством отверстий в распыли­тельной пластине и их конфигурацией.

Количество топлива, впрыскиваемое за единицу времени, определяется в основном предварительным давлением в системе подачи топлива, противодавлением во впускном трубо­проводе и геометрией области выпуска топлива.

 

 

 

Образование и направление струи топлива в форсунках

 

Процесс образования струи топлива, т.е. ее форма, угол рассеивания и размер капель топлива оказывают влияние на образование топливно-воздушной смеси. Различная геоме­трия впускного трубопровода и головки блока цилиндров вызывают необходимость в создании струй топлива различной формы. Различные варианты формы струи топлива показаны ниже.

 

Конусная форма распыления

 

Отдельные струи топлива, выходящие из от­верстий распылительной пластины (см. рис. а, «Формы струй топлива» ), вместе образуют конусную струю.

 

 

Форсунки, обеспечивающие конусную форму струи топлива, обычно устанавлива­ются на двигателях с одним впускным кла­паном на каждый цилиндр. Однако они мо­гут использоваться и на двигателях с двумя впускными клапанами на одном цилиндре.

 

Двухструйная форсунка

 

Двухструйные форсунки (см. рис. Ь, «Формы струй топлива» ) часто ис­пользуются на двигателях с двумя впускными клапанами на одном цилиндре. Отверстия в рас­пылительной пластине расположены таким об­разом, что из форсунки выходят две конусные струи, направленные к соответствующим впуск­ным клапанам или на перегородку между впуск­ными клапанами.

Форсунка с угловым отклонением струи: Струя топлива выходит из форсунки под углом к ее оси (см. рис. с, «Формы струй топлива» ).

Такие форсунки в основном используются, когда конструктивные особенности камеры сгорания не позволяют использовать фор­сунку с соосным направлением струи.

 

Электрическая активация форсунки

 

Выходной модуль в блоке управления двига­телем приводит форсунку в действие, пода­вая на нее соответствующий сигнал (см. рис. а, «Активация топливной форсунки» ). При подаче напряжения электрический ток в катушке электромагнита возрастает (см. рис. Ь), что вызывает подъем игольчатого клапана (см. рис. с). Максимальный подъем клапана достигается по истечении времени подъема. Впрыск топлива начинается, как только шарик клапана выходит из седла. Зави­симость количества впрыскиваемого топлива от времени показана на рис. d.

Поскольку после обесточивания катушки магнитное поле не исчезает мгновенно, клапан закрывается с задержкой. Клапан полностью закрывается по истечении времени отпадания.

Нелинейность характеристики на участках от­крытия и отпадания клапана форсунки должна быть скомпенсирована в течение периода от­крытого состояния форсунки (время впрыска). Скорость подъема шарика клапана также за­висит от напряжения аккумуляторной батареи Слияние напряжения компенсируется посред­ством коррекции продолжительности впрыска.

 

 

 

Форсунка высокого давления для бензинового двигателя

 

С связи с тем, что для систем прямого впры­ска топлива требуется более высокое дав­ление, форсунка должна отвечать дополни­тельным требованиям. Для систем прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей были разработаны специальные топливные форсунки высокого давления.

Функциями форсунки высокого давления яв­ляются дозирование и распыление топлива. Распыление топлива необходимо для смеши­вания топлива с воздухом в камере сгорания. В зависимости от режима работы топливо концентрируется вблизи свечи зажигания (послойный заряд) или равномерно распре­деляется во всем объеме камеры сгорания (однородное распределение).

Чтобы обеспечить оптимальное смесеобра­зование, топливо впрыскивается под давлением до 200 бар. Требуемое количество топлива раз­деляется на несколько коротких впрысков.

 

Конструкция и функция форсунки высокого давления

 

Топливная форсунка высокого давления (см. рис. «Топливная форсунка высокого давления для систем прямого впрыска» ) состоит из корпуса, седла клапана, игольчатого клапана с якорем электромаг­нита, пружины и катушки электромагнита.

При протекании через катушку электриче­ского тока создается магнитное поле, кото­рое поднимает игольчатый клапан из седла, преодолевая усилие пружины. При этом от­крывается выпускное отверстие клапана. По­скольку давление топлива значительно выше давления в камере сгорания, топливо впры­скивается в камеру сгорания. Тонкое распы­ление топлива обеспечивается за счет надле­жащей геометрии сопла на конце форсунки.

 

 

Когда катушка обесточивается, игла кла­пана прижимается пружиной к седлу и пере­крывает подачу топлива.

Поскольку игольчатый клапан открывается внутрь, процессу закрытия способствует давле­ние, имеющееся в топливной рампе. В то же время во время открытия клапана, это давление дей­ствует в направлении, противоположном направ­лению открытия. В результате для этих форсунок требуется более сильное магнитное поле, чем для обычных топливных форсунок для систем с впры­ском топлива во впускной трубопровод.

 

Образование струи топлива

 

Точное дозирование топлива может осущест­вляться за счет открытия клапана и удержания его с полностью поднятой иглой в течение определенного времени. Количество впрыски­ваемого топлива зависит от давления в топлив­ной рампе, противодавления в камере сгорания и времени открытия клапана. Распыление то­плива обеспечивается соответствующей геоме­трией седла клапана и направляющей потока, служащей для создания завихрений.

В топливных форсунках второго поколения завихряющие клапаны с одним отверстием, создающие «полую» коническую струю, заме­нены клапанами с несколькими отверстиями, имеющими намного лучшие характеристики в отношении формы струи, тонкости распыле­ния топлива, распределения отдельных струй по массе топлива и т.д. Эти форсунки обеспе­чивают адаптацию отдельных струй топлива к геометрии камеры сгорания (нацеливание струи), что позволяет повысить рабочие ха­рактеристики двигателя, снизить токсичность отработавших газов, обеспечить более ровную работу двигателя и т.д.

 

Активация топливной форсунки высокого давления

 

Чтобы обеспечить надежный и повторяемый впрыск, электрический ток, протекающий по катушке, должен иметь определенную до­статочно сложную форму. Сигнал включения форсунки выдает микропроцессор блока управления двигателем (см. рис. а, «Характеристики топливного инжектора высокого давления» ). В со­ответствии с этим сигналом выходной модуль Преобразователь постоянного напряжения в блоке управления двигателем генерирует бустерное напряжение величиной 65 В. Это напряжение необходимо для как можно бо­лее быстрого создания высокого электриче­ского тока на начальной стадии. Это необхо­димо, чтобы как можно быстрее поднять иглу клапана. На этой стадии игла клапана дости­гает положения максимального подъема (см. Рис. с). Когда форсунка будет полностью открыта, для ее удержания в открытом по­ложении достаточно значительно меньшего электрического тока (ток удержания). При по­стоянном подъеме иглы клапана количество впрыскиваемого топлива пропорционально продолжительности впрыска (см. рис. d).

 

 

Завихряющие заслонки

 

Завихряющие заслонки располагаются перед впускными клапанами (см. рис. «Завихряющая заслонка» ) и обычно находятся в горизонтальном поло­жении. Будучи закрытой, завихряющая за­слонка ускоряет движение заряда, тем самым способствуя смешиванию воздуха и топлива в камере сгорания. Кроме того, повышение турбулентности потока позволяет увеличить скорость сгорания топлива, тем самым, ока­зывает положительное влияние на расход топлива и плавность работы двигателя.

В системах прямого впрыска топлива имею­щееся в наличии время смесеобразования значительно меньше, чем в системах с впрыском топлива во впускной трубопро­вод. Для обеспечения достаточно хорошего смесеобразования в течение этого короткого периода, прежде всего при малых частотах вращения коленчатого вала, в системах пря­мого впрыска топлива иногда применяются

Имеются два различных вида завихряющих заслонок: с двухступенчатой конструк­цией и работающих в непрерывном режиме.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: