Форсунка дизельная – устройство и разновидности

Топливная форсунка выступает ключевым элементом сразу двух популярных разновидностей двигателей. Первым из них является дизель, вторым – бензиновый инжектор. Характерной особенностью становится разнообразие конструктивных вариантов этой важной части конструкции силовых агрегатов. В статье подробно рассматриваются дизельные форсунки двигателя, плюсы и минусы отдельных видов, а также наиболее частые неисправности и способы их устранения.

Назначение дизельной форсунки

Читайте также: Топливная система дизельного двигателя

Дизельная форсунка предназначена для осуществления сразу трех принципиально важных для работы силового агрегата функций. Первая заключается в дозировании топливовоздушной смеси, вторая – в распылении горючего, третья – в последующем впрыске непосредственно в камеру сгорания.

Эффективное выполнение каждой из задач достигается за счет специальной конструкции детали, одним из элементов которой выступает сопло (другие названия – распылитель или распределитель). В современных дизельных двигателях используются сопла двух типов – с многодырчатыми и шрифтовыми распределителями.

Важно

Характерной особенностью эксплуатации форсунок становятся крайне непростые условия работы. Их формирование объясняется двумя главными факторами. Первый – подача топлива под давлением, что особенно актуально именно для дизельных двигателей, так как значение этого параметра заметно выше.

Второй – эксплуатация не только в агрессивной среде, но и с высокими требованиями к герметичности подвижных частей. Именно поэтому для изготовления форсунок применяются сплавы, обладающие повышенной прочностью, износостойкостью и устойчивостью к агрессивным воздействиям.

Устройство и порядок работы

Сегодня используются разные виды форсунок дизельного двигателя. Но несмотря на достаточно существенные конструктивные различия, можно выделить общие для всех и присутствующие практически всегда элементы. К ним относятся:

• корпус, который традиционно используется для размещения других частей изделия;
• распылитель (игла), непосредственно подающий топливо;
• плунжер (стержень), поступательно двигающийся внутри корпуса и предназначенный для нагнетания давления;
• запирающая пружина, которая фиксирует иглу в определенном положении (для автоматически управляемых форсунок заменяется электромагнитным клапаном и другими подобными приборами);
• подающий штуцер, через который горючее попадает внутрь форсунки;
• клапан управления, функция которого заключается в дозировании топлива и регулировании частоты впрыска;
• фильтр очистки, входящий в общую систему подготовки горючего к эффективному сгоранию;
• отводящий штуцер, который направляет неизрасходованное топливо обратно в бак.

Аналогичным образом можно выделить несколько общих этапов различных видов дизельных форсунок. В их число входят такие:

1. Закрытое положение. Начало рабочего цикла. Характеризуется нагнетанием высокого давления с двух сторон – и пружины, и плунжера, что позволяет оставаться форсунке закрытой.
2. Начальная стадия впрыска. Стартует после команды автоматической системы управления на движение плунжера вверх. Результатом ослабления давления на иглу становится ее последующее аналогичное перемещение, что открывает топливу доступ в камеру сгорания.
3. Открытое положение. Плунжер упирается в верхнюю часть конструкции корпуса. Игла также сдвинута вверх на максимум, что означает полное открытие форсунки.
4. Завершение впрыска смеси. И плунжер, и распылитель опускаются в нижнее положение. Это перекрывает горючему доступ в камеру сгорания. Последний этап рабочего цикла, означающий переход к очередному повторению описанного процесса, начиная с первой стадии.

Разновидности форсунок

Как было отмечено выше, на практике используется несколько разновидностей дизельных форсунок. Наиболее часто речь идет о четырех типах детали, каждый из которых заслуживает более внимательного и детального рассмотрения.

Механическая

Классический вариант конструкции, который применяется все реже. Именно он описан выше при перечислении основных этапов рабочего цикла, так как выступает наиболее типовым из всех.

Основным отличием механической форсунки от остальных вариаций этой детали дизельного двигателя становится отсутствие автоматической системы управления и регулировки работы.

Поэтому не стоит удивляться тому, что оснащенные ею силовые агрегаты уже отвечают требованиям современных экологических стандартов, а также менее эффективны в части производительности.Сказанное справедливо даже для усовершенствованных механических форсунок, конструкция которых предусматривает наличие двух запирающих пружин.

Их назначение – разделение фазы подъема распылителя на два этапа, что позволяет добиться более высокой гибкости в подаче топлива, плавного хода автомобиля, более полного сжигания солярки и снижения шума в процессе эксплуатации силового агрегата.

Электромеханическая

Ключевым отличием от описанного выше варианта становится управление движением плунжера и, как следствие, иглы распылителя посредством специального электромагнитного клапана, то есть – в автоматическом режиме. Такой формат работы позволяет повысить точность и оперативность дозировки горючего, а также отрегулировать периодичность впрыска.

Электромеханические форсунки напоминают электромагнитные аналоги, которые особенно часто используются в бензиновых двигателях с инжектором. Применение в дизелях заметно ограничивается недостаточной приспособленностью конструкции к эксплуатации при намного более высоком давлении.

Насос-форсунка

Используется в дизельных двигателях, конструкция которых не предусматривает наличие традиционного топливного насоса высокого давления или ТНВД. Фактически его функции выполняют сами насос-форсунки, внутри каждой из которых встроен отдельный небольшой и намного более простой с конструктивной точки зрения насос.

Результатом становится компактность дизельного двигателя, максимально полное сгорание топлива и уверенное самовоспламенение горючего. Но перечисленные преимущества сопровождает ряд недостатков, главными из которых выступают два. Первый – очень серьезные требования к качеству солярки, второй – удорожание стоимости изготовления двигателя.

Пьезоэлектрическая форсунка

Самая популярная на сегодня разновидность рассматриваемой детали. Ее востребованность объясняется предельно просто – именно пьезоэлектрические форсунки лучше всего подходят для использования в системе подачи топлива CommonRail. Она была разработана в 90-е годы прошлого века и фактически стала стандартным вариантом комплектации для современных дизелей.

Дизельная форсунка CommonRail отличается от описанных выше разновидностей применением вместо пружины или электромеханического клапана пьезоэлемента, часто называемого кристаллом. Благодаря ему обеспечивается более частое срабатывание устройства, в 4 раза превышающее альтернативные варианты конструкции.

Это позволяет наиболее полно использовать достоинства впрыска по схеме CommonRail, что ведет к одновременному увеличению КПД двигателя, снижению расхода горючего и уменьшению вредных выхлопов в атмосферу.

Неисправности и ремонт форсунок

Наиболее частой причиной проблем с эффективной работой дизельной форсунки становится использование некачественного топлива. В подобной ситуации заметно повышается износ подвижных частей детали, происходит интенсификация эрозии металлических поверхностей, а также наблюдается ряд других малоприятных последствий. К числу последних относятся:

• трудности при запуске дизеля;
• перепады или снижение мощности двигателя;
• порывистое движение автомобиля при увеличении оборотов; повышенный расход горючего;
• рост объемов или ухудшение качества выхлопов и т.д.

Обнаружение любой из перечисленных проблем требует срочного вмешательства.

Ремонт форсунок производится в специализированных автосервисах, так как предусматривает использование современного оборудования, включая диагностические стенды. Наиболее часто выполняется традиционная промывка форсунок. Она производится с применением специальных составов – вручную или автоматически на уже упомянутых стендах.

Итог

В последние годы активно применяется чистка форсунок ультразвуком. Такой вариант проведения ремонта позволяет добиться положительного результата – быстро, с гарантией и на длительный срок. Главное – обратиться к профессионалам, оснащенным современным оборудованием.