Топливными форсунками оснащаются современные инжекторные системы в большинстве дизельных и бензиновых двигателей.

Фото: clauretano (flickr.com/photos/clauretano/)

Виды форсунок

По методу впрыска современные топливные форсунки делятся на три вида - электромагнитные, электрогидравлические и пьезоэлектрические.

Электромагнитные форсунки

Такой вид форсунок зачастую устанавливают в бензиновые двигатели . Подобные форсунки имеют простое и понятное устройство, состоящее, собственного говоря, из клапана электромагнитного типа, распылительной иглы и сопла.

Принцип работы электромагнитных форсунок также довольно прост. Подача напряжения на обмотку возбуждения клапана происходит строго в установленное время, в соответствии с заложенной программой.

Напряжение создает определенное магнитное поле, которое затягивает грузик с иглой из клапана, тем самым высвобождая сопло. Результатом всех действий является впрыск нужного количества топлива. По мере снижения напряжения, игла принимает исходное положение.

Электрогидравлические форсунки

Следующий вид форсунок применяется в дизелях, а также в двигателях с топливной системой Common Rail. Электрогидравлические форсунки в отличие от предыдущего вида имеют более сложное устройство, основными элементами которого являются дроссели (впускной и сливной), электромагнитный клапан и камера управления.

В основе работы такого типа форсунок лежит использование высокого давления топливной смеси как в момент впрыска, так и при его остановке. На начальном этапе электромагнитный клапан закрыт, а игла форсунки максимально прижата к своему седлу в камере управления. Прижимной силой является сила давления топлива, которая направлена на поршень, расположенный в камере управления.

Одновременно с этим с другой стороны топливо давит и на иглу, но поскольку площадь поршня заметно больше, чем площадь иглы, то в виду этой разницы сила давления на поршень больше, чем сила давления на иглу, которая плотно прижимается к седлу, перекрывая доступ топливу. В это время подача топлива не осуществляется.

Полученный сигнал от блока управления запускает клапан с одновременным открытием сливного дросселя. Происходит вытекание топлива из камеры управления в сливную магистраль. Дроссель впуска в это время препятствует тому, чтобы давление в камере сгорания и во впускной магистрали быстро выровнялось.

При этом, по мере снижения давления на поршень ослабевает его прижимное усилие, а поскольку давление на иглу не изменяется, то она поднимается, и в этот момент происходит впрыск топлива.

Пьезоэлектрические форсунки

Последний вид форсунок принято считать наиболее совершенным и перспективным среди всех описанных видов. Пьезофорсунки используются на дизельных ДВС с системой подачи топлива Common Rail. Конструктивно такие форсунки состоят из пьезоэлемента, толкателя, переключающего клапана, а также иглы.

Пьезофорсунки работают по принципу гидравлического механизма. Изначально игла размещается в седле при воздействии на нее высокого давления ТС. При поступлении электрического сигнала на пьезоэлемент, происходит его изменение в размере (его длина увеличивается), за счет чего пьезоэлемент буквально толкает поршень толкателя, который в свою очередь давит на поршень переключающего клапана.

Это приводит к открытию переключающего клапана, через него топливо устремляется в сливную магистраль, давление в верхней части иглы снижается и за счет не изменившегося давления снизу, игла поднимается. При подъеме иглы происходит впрыск топлива.

Основным преимуществом такого вида форсунок является их скорость срабатывания (до 4 раз быстрее, чем в клапанной системе), что позволяет обеспечить многократный впрыск за один рабочий цикл двигателя. При этом объем подаваемого топлива зависит от двух параметров - от продолжительности воздействия на пьезоэлемент, и от давления топлива в рампе.

Преимущества и недостатки форсунок

И в завершении хотелось бы сказать несколько слов о том, какие же преимущества и недостатки имеются у топливных форсунок, если сравнивать их с карбюраторами .

Преимущества топливных форсунок:

• Экономия при расходе топлива благодаря точной системе дозирования;
• Минимальный уровень токсичности двигателей, оснащенных топливными форсунками;
• Возможность увеличения мощности силового механизма до 10%;
• Простота и легкость при запуске в любую погоду;
• Возможность улучшения динамических показателей любого автомобиля;
• Отсутствие необходимости в частой замене и чистке

Недостатки форсунок:

• Возможные сбои в работе или серьезные поломки в результате использования топлива низкого качества , которое губительно сказывается на чувствительном механизме форсунок.
• Высокая стоимость ремонта и замены форсунки в целом и отдельных ее элементов.

Схемы подготовлены по материалам Volkswagenag.com

Предназначена для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.

Форсунка используется в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных двигателях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.

В зависимости от способа осуществления впрыска различают следующие виды форсунок: электромагнитная, электрогидравлическая и пьезоэлектрическая.

Электромагнитная форсунка

Электромагнитная форсунка устанавливается, как правило, на бензиновых двигателях , в т.ч. оборудованных системой непосредственного впрыска . Форсунка имеет достаточно простое устройство, включающее электромагнитный клапан с иглой и сопло.

Работа электромагнитной форсунки осуществляется следующим образом. В соответствии с заложенным алгоритмом электронный блок управления обеспечивает в нужный момент подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана. При этом создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло. Производится впрыск топлива. С исчезновением напряжения, пружина возвращает иглу форсунки на седло.

Электрогидравлическая форсунка

Электрогидравлическая форсунка используется на дизельных двигателях , в т.ч. оборудованных системой впрыска Common Rail . Конструкция электрогидравлической форсунки объединяет электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Принцип работы электрогидравлической форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыске, так и при его прекращении. В исходном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Впрыск топлива не происходит. При этом давление топлива на иглу ввиду разности площадей контакта меньше давления на поршень.

По команде электронного блока управления срабатывает электромагнитный клапан, открывая сливной дроссель. Топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. При этом впускной дроссель препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не изменяется, под действием которого игла поднимается и происходит впрыск топлива.

Пьезоэлектрическая форсунка

Самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива, является пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка). Форсунка устанавливается на дизельных двигателях, оборудованных системой впрыска Common Rail.

Преимуществами пьезофорсунки являются быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана ), и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла, а также точная дозировка впрыскиваемого топлива.

Это стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении длины пьезокристалла под действием напряжения. Конструкция пьезоэлектрической форсунки включает пьезоэлемент, толкатель, переключающий клапан и иглу, помещенные в корпусе.

В работе пьезофорсунки, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В исходном положении игла посажена на седло за счет высокого давления топлива. При подаче электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя. Открывается переключающий клапан, топливо поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы падает. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива.

Количество впрыскиваемого топлива определяется:

• длительностью воздействия на пьезоэлемент;
• давлением топлива в топливной рампе.

Некоторые не представляют, что такое автомобильная топливная форсунка. А те, кто имеет определенную информацию о ней, в большинстве своем незнакомы с принципами ее работы и предназначением. Данная деталь является неотъемлемой частью топливной системы автотранспортного средства. Топливная форсунка выполняет функции подачи необходимого количества горючего в саму камеру сгорания машинного двигателя. Конструкция форсунки обеспечивает смешивание солярки и воздуха, создавая горючую смесь. В данной статье постараемся разобраться в том, что такое форсунка, для чего она нужна и прочее. Также для наглядности, приведены фото.

Для чего нужна форсунка

Согласно утверждению, основной функцией возложенной на деталь, форсунка это своевременность подачи топливной смеси в камеру сжигания под определённым давлением. Состав смеси различается в зависимости от типа двигателя: бензиновому агрегату нужна соответственно бензиновая смесь, а дизелю – на основе воздуха и солярки. Перед попаданием горючего в саму камеру сгорания происходить смешивание определенного количества свежего воздуха и горючего. Затем эта смесь транспортируется в камеру сгорания.

Для передвижения смеси по топливной системе необходимо нагнетать давление с помощью специального клапана, который при открытии производит забор топлива и выталкивает полученную смесь в цилиндры.

На сегодня можно встретить достаточно большое разнообразие форсунок, которые отличаются приводом клапана и принципами работы. Отметим, что наиболее распространены автофорсунки с так называемым электромагнитным клапаном. Он, как правило, устанавливается на бензиновые ДВС из-за простоты своей конструкции и технологии работы. Единственный нюанс их периодически следует промывать.

Топливная форсунка работает на основе сигналов передаваемых электронным блоком управления, которые дают указание специальной обмотке, находящейся на корпусе форсунки, в конкретный момент создать разряжение для приема обозначенного количества бензина непосредственно в камере сгорания двигателя.

В указанное время, игла форсунки выходит из посадочного седла и выдавливает требуемый объем топлива под давлением в камеру сгорания. Количество атмосфер в топливной рампе всегда постоянно. В случае увеличения мощности в двигатель вливается больше топлива под более высоким давлением, которое нагнетается автоматически.

Второй класс форсунка это с электрогидравлическим приводом. Такая топливная форсунка, как правило, находятся на дизельных ДВС. Данное устройство функционирует согласно сигналам электронного блока, который определяет потребность мотора в топливе. В этом случае камера сгорания заполняется соляркой из-за разницы давлений на поршневую группу. Теперь более понятно, что такое форсунка 2-ой группы.

Что такое форсунка 3-ей группы? Она встречается более реже и устанавливается на дизеля с системой подачи топлива Common Rail. Они являются более лучшими по показателям нагнетания давления и скорости реагирования на управляющее воздействие. Поэтому в течение всего цикла топлива попадает прямо в камеру топливосгорания под определенным постоянным давлением, что хорошо влияет на мощность. Приводящее воздействие осуществляет гидравлика, как и во втором виде форсунок. Показано это и на разных фото.

Производим замену и ремонт

Ранее уже указывалось, что периодически происходит засорение, что ограничивает подачу топлива в силовой агрегат. Топливная форсунка должна быть чистой, и исправно работать. Для поддержания работоспособности двигателя следует проводить регулярную профилактику и очистку.

Заправка качественным бензином у проверенных дилеров снизит вероятность засорения жиклеров. Эти каналы, обеспечивают продвижение топлива из бака в камеры сгорания силовой установки автомобиля. Для защиты машины от топлива низкого качества в устройстве транспортного средства предусмотрено наличие различных фильтрующих элементов, которые расположены по всей топливной системе. Фильтры производят тонкую и грубую очистку. Фильтр грубой очистки используется при заливании бензина в бак, а фильтр мягкой очистки установлен в непосредственной близости от системы впрыска.

В автомагазинах сейчас можно найти большое разнообразие моющих средств. Ими пользуются при очистке жиклеров. Такие присадки вливаются в бак с топливом, после чего они самостоятельно чистят каналы.

Такой подход можно использовать при незначительном уровне загрязнения жиклеров. В случае если степень засорения такова, что не позволяет завести машину, то следует использовать более действенную методику.

Другим методом избавления от загрязнения служит очистка комплектующих без их демонтажа. Для этого необходимо влить в топливо, находящееся в заправочном баке промывочную смесь. После следует отвести бензонасос и поводящие патрубки. Далее подающая магистраль подсоединяется к продувной установке, которая будет очищать канал. Она будет под высоким давлением вымывать с помощью промывающей смеси внутреннюю часть патрубка.

Последний способ как очищается топливная форсунка, используется, когда первые два оказались неэффективными. В этом случае происходит снятие форсунок с двигателя и погружение их в спецсостав в специальной емкости. В этой камере, с использованием ультразвука, происходит очистка. Он разрушает посторонние частицы в теле элемента.

Для профилактики необходимо доливать промывающую жидкость каждые 2000-3000 км пробега. Они прочищают как жиклеры, так и топливопроводную систему и узлы, которые подвержены засорению. Также следует обслуживать топливный специальный насос, который отвечает за подачу бензина в трубопровод, где давление всегда контролируется.

Подведем итоги

Каждый современный автолюбитель имеет определенное представление о топливной системе, однако же, не все производят должное ее обслуживание и придерживаются правил эксплуатации. Довольно часто автосервис пополняется представителями автопрома с загрязненной топливной системой автомашины. Всегда топливная форсунка должна быть чистой, и работать исправно. Для предотвращения подобной ситуации необходим соответствующий уход за машиной.

Мало кто знает, что в автомобиле есть форсунки. Даже если кто-то и знает, то большая часть из них не знает о том, что это такое, для чего они предназначены и по какому принципу осуществляется работа. На самом деле, топливная форсунка находится в автомобиля. Она предназначена для того, чтобы вовремя подавать топливо в камеру сгорания двигателя. Форсунка устроена так, что она создает топливную смесь путем смешивания бензина и воздуха.

Строение

Как уже было сказано, основной задачей форсунки является вовремя подать нужное количество бензиновой смеси в камеру сгорания под нужным давлением. Следует обратить внимание на то, что бензиновая смесь нужна только бензиновому двигателю, а дизельному двигателю и смесь нужна дизельная. Перед тем, как попасть в камеру сгорания двигателя, бензин и воздух смешиваются в определенном количестве. После того, как получается эта смесь, она попадает в камеру сгорания.

Для того, чтобы под давлением отправить правильное количество топливной смеси в цилиндры двигателя, предусмотрен специальный клапан, который во время открытия набирает топливо и выдавливает эту смесь в цилиндры.

Существуют разные виды форсунок, их различает лишь принцип работы и привод клапана. Сегодня есть три вида форсунок. Основной вид из них - это форсунка с электромагнитным клапаном. Этот вид наиболее распространен на бензиновых двигателях, потому что конструкция этого устройства и принцип работы настолько просты, что их всего лишь потребуется промывать время от времени.

Принцип работы основан на том, что в корпусе форсунки расположена специальная обмотка, которая создает разряжение в определенный момент по сигналу электронного блока, который знает, сколько нужно отправить бензина в камеру сгорания.

Во время этого напряжения, игла поднимается из посадочного места и направляет нужное количество топлива, используя большое давление, в камеру сгорания. Давление в топливной рампе держится на постоянном уровне. Если двигателю необходимо больше топлива, насос поднимает давление автоматически.

Второй вид - это электрогидравлические форсунки. Этот вид наиболее распространен среди дизельных двигателей. Это устройство начинает работу по сигналу электронного блока, знающего сколько бензина требуется мотору. Здесь топливо попадает в камеру сгорания за счет изменения давления на поршни.

Существует еще один вид форсунок, но он встречается только на дизельных двигателях с установленной топливной системой Common Rail. Такие форсунки имеют преимущества перед другими видами в скорости срабатывания и в качестве давления. Благодаря этому топливо может поступать в камеры сгорания под определенным давлением во время всего цикла, что положительно сказывается на мощности мотора. Принцип работы здесь основан на гидравлике, как и во втором типе.

Ремонт и замена

Как уже было сказано, форсунки часто забиваются, и из-за этого топливо перестает попадать в двигатель. Для того, чтобы мотор работал правильно и динамично, форсунки нужно постоянно проверять и прочищать, если они засорены.

Для того, чтобы жиклеры не засорялись нужно заливать в автомобиль только качественное топливо на проверенных заправочных станциях. Жиклеры, это каналы, по которым идет топливо, перед тем как попасть в камеру сгорания. Для того, чтобы уберечь автомобиль от некачественного топлива, в устройстве автомобиля есть специальные фильтры, они находятся в разных частях топливной системы. Фильтры бывают грубой, мягкой и тонкой очистки. Грубой очистке подвергается топливо во время попадания в бак, а фильтр тонкой очистки расположен непосредственно перед попаданием в систему впрыска.

Сегодня на полках автомобильных магазинов можно встретить различные моющие присадки. Они нужны для того, чтобы промывать жиклеры. Эти присадки нужно добавлять в топливный бак, и они уже сами прочистят все каналы.

Этот способ подойдет лишь тем, у кого жиклеры засорены несильно, если на вашем автомобиле они засорены настолько, что автомобиль не заводится, то тут нужно воспользоваться другими способами очистки.

Вторым способом очистки считается очистка без снятия приборов с машины. Для того, чтобы очистить каналы от мусора этим способом, нужно залить в бак промывочное топливо. Затем следует отключить топливный насос и магистрали. После этого подающий проводник топлива подключается к установке, с помощью которой будет проводиться очистка. Эта установка, в свою очередь, будет подавать промывающее топливо, используя высокое давление.

Третий вид очистки используют, когда уже другие два способа перестали помогать. Здесь требуется снять форсунки с машины и погрузить их в специальный раствор в специальной камере. В этой камере они будут очищаться под ультразвуком, который разрушит весь лишний мусор в теле форсунки.

Для того, чтобы избежать последних двух способов очистки, следует подливать моющие присадки в бак каждые 2-3 тысячи пройденного расстояния. Они очистят не только жиклеры, но и топливный трубопровод и различные механизмы, которые тоже способны забиваться. Помимо всего этого нужно ухаживать за топливным насосом, который подает топливо в трубопровод, давление в котором постоянно регулируется.

Подводим итоги

Сегодня каждый водитель знает о том, что в его автомобиле есть топливная система, но не каждый водитель ухаживает за ней должным образом. Нередко в автосервис привозят автомобили с забитой мусором топливной системой. Для того, чтобы избежать этого, нужно вовремя ухаживать за своим автомобилем.

Автомобильная форсунка – это устройство, которое отвечает за непосредственное распыление топлива внутри камеры сгорания. И от того, как устроена ее конструкция, слаженности работы каждого механизма зависит не только мощность автомобиля, но и расход топлива.

По сути это такой миниатюрный насос, 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 проходит. 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 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.

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:

— обеспечивать правильную дозировку подаваемого в двигатель топлива;

— обеспечивать правильную струю (угол, давление, количество) смеси, а также ее подготовку;

— посреднические действия между общей системой формирования и впрыска и камерой сгорания;

— выдержка правильной кривой скорости сброса.

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.

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:

— в процессе запуска двигателя начинаются незапланированные сбои;

— количество потребляемого топлива стало существенно выше номинального (нормального) расхода;

— выхлопы стали иметь нехарактерный черный цвет;

— работа двигателя отмечается троением (двоением);

— когда двигатель на холостых оборотах часты сбои его функционирования в ритмичном и бесперебойном режиме.

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.

Сделать это можно:

— используя специальную жидкость самостоятельно вручную;

— ультразвуковой очисткой;

— путем добавления в топливо специальных очистительных присадок (без разбора двигателя);

— на специальном стенде, используя специальную жидкость для очистки.

Выбор способа очистки напрямую зависит от степени загрязнения устройства и проблем, которые возникают 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.