Влияние работы форсунки на работу двигателя

Влияние работы форсунки на работу двигателя

Работа дизельного двигателя основана на двух составляющих – топливном насосе высокого давления и форсунках – на них как раз и подается горючая смесь, с целью дальнейшего распыления в камере сгорания в цилиндрах дизельного двигателя.

Виды форсунок

Процесс двигателестроения сопровождается постоянным развитием технологии топливных систем вообще, и дизельных форсунок в частности. На сегодняшний день на вооружении у производителей дизельных двигателей есть возможность применения четырех видов топливных распылителей, разделяющихся по принципу действия. Независимо от конструкции, назначение форсунок – подача топлива под высоким давлением в камеру сгорания. Механические форсунки Топливные распылители такого типа применяются в производстве более 100 лет с момента изобретения дизельного двигателя в 1897 году. Принцип работы сводится к механическому открыванию клапана, подающего распыленную смесь топлива с воздухом в камеру сгорания. Срабатывание механизма происходит в момент достижения необходимого давления в топливной системе, подаваемого с ТНВД.
Электромагнитные форсунки Принцип работы такой же, как в механических распылителях топлива, только для открывания клапана используется электромагнит, регулирующийся электронным блоком управления двигателя. ЭБУ обеспечивает более точное срабатывание механизма. Для своевременного открывания клапана в расчет берутся обороты и температура мотора. Благодаря этому качество топливной смеси повышается и как следствие уменьшается расход дизельного топлива. Пьезоэлектрические форсунки Работа топливных распылителей обеспечена совершенно новым механизмом. Принципиально его работа происходит по алгоритму электромагнита, только приводом для открытия клапана служит пьезоэлектрический кристалл. Пьезокристалл под воздействием электрического тока изменяет свою форму, удлиняясь для открытия клапана. Благодаря этому свойству можно очень точно рассчитать количество подаваемого топлива, регулируя величину электрического заряда.

Насос-форсунки

Принцип действия в корне отличается от вышеперечисленных, так как позволяет применять такие форсунки в производстве двигателей без использования ТНВД. Насос-форсунка сама способна обеспечивать высокое давление с помощью, находящейся в ее конструкции, плунжерной пары. При достижении нужного давления срабатывает электрический клапан, и топливо подается в камеру сгорания. Мощность и расход топлива Также при расчете рабочих качеств дизелей решается вопрос – сколько топливных распылителей необходимо установить в дизельном двигателе. Установка двух форсунок на цилиндр – одна на впускном коллекторе, другая непосредственно в цилиндре – значительно увеличивает эксплуатационные качества дизеля и снижает уровень потребления топлива. Форсунки могут быть, как открытого, так и закрытого типа, также они различаются по количеству распылителей топлива. Эти параметры влияют на мощность мотора и расход топлива и учитываются при проектировании ДВС. Технологии двигателестроения развиваются и совершенствуются. В производство внедряются инновационные топливные системы. Не стоит на месте и развитие дизельных агрегатов, с каждым годом повышается мощность, экономичность и экологическая безопасность.

ТОТАЛ ВОСТОК: Топливные системы дизельных двигателей: влияние их работы на моторное масло и диагностика неисправностей

Ю.И. Бачурин, технический специалист, ООО «ТОТАЛ ВОСТОК»

В статье рассматриваются основные типы топливных систем дизельных двигателей и их возможные неисправности, а также влияние неисправной работы топливной аппаратуры на эксплуатационные свойства моторного масла и методы обнаружения неисправностей.

Моторное масло, циркулирующее в двигателе, можно уподобить крови в организме человека. По такой же аналогии сгорание топлива можно сопоставить с процессом пищеварения живого организма. Всем нам известно, что неправильное питание или нарушенное пищеварение непременно сказываются на состоянии организма и составе нашей крови. Ровно так же неисправности топливной системы могут оказать негативное влияние на работу системы смазки и на моторное масло в частности. Технические проблемы, в числе которых рост расхода масла или падение давления в системе смазки, не всегда объясняются применением смазочного материала ненадлежащего качества, а могут быть вызваны сбоями в работе топливной системы.

Виды топливных систем дизельных двигателей

1. Топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки

Особенность устройства: топливо подается насосом высокого давления к каждой форсунке отдельно

Преимущества: простота и дешевизна

Недостатки: низкое давление впрыска, непостоянное давление впрыска

В настоящее время такие топливные системы практически не применяются при производстве автомобилей из-за несоответствия действующим экологическим стандартам

2. Насос-форсунки и насосные секции

а) насос-форсунки

Особенность устройства: насос высокого давления и форсунка совмещены в одном устройстве, которое крепится непосредственно на блок цилиндров

Преимущества: высокое давление впрыска (за счет сокращения пути топлива под высоким давлением и уменьшения гидравлических потерь)

Недостатки: дороговизна и сложность в обслуживании

В настоящее время насос-форсунки устанавливаются на двигатели грузовиков и внедорожной техники фирм Volvo, Scania, DAF, Iveco, Mercedes, Hyundai, Renault, Caterpillar, Perkins. Насос-форсунки устанавливались на двигатели легковых автомобилей концерна VAG в период 1998–2008 гг., но были заменены на более перспективную систему Common Rail (см. далее).

б) насосные секции

Особенность устройства: насосы вынесены в отдельную секцию и располагаются на некотором удалении от форсунок

Преимущества: высокая ремонтопригодность в сравнении с насос-форсункой благодаря облегченному доступу к насосной секции.

Недостатки: так как форсунка располагается на некотором удалении от насоса, создать такое высокое давление, как насос-форсункой, не удается.

Сегодня насосные секции можно встретить на автомобилях RENAULT Magnum, DAF XF 85 и XF 95, MERCEDES Axor, Actros и Atego.

в) насос-форсунки с гидравлическим приводом

Особенность устройства: вместо кулачка распредвала усилие для создания давления создает масло, поступающее из системы смазки двигателя и подаваемое по специальной магистрали отдельным масляным насосом

Преимущества: возможность регулирования момента впрыска независимо от положения распредвала.

Недостатки: сложность конструкции из-за наличия дополнительной масляной магистрали высокого давления.

Такими системами оснащаются некоторые дизельные моторы «Caterpillar», Perkins, а также двигатели автомобилей Isuzu.

3. Common Rail

Особенность устройства: наличие топливной рампы, в которой топливо находится постоянно под высоким давлением

Преимущества: соответствие давления впрыска скоростному и нагрузочному режимам работы двигателя.

Недостатки: более громоздкая конструкция по сравнению с насос-форсунками.

Эта система является наиболее перспективной и находит применение на большинстве современных дизелей.

Влияние работы систем впрыска на моторное масло

Зачастую при оценке состояния двигателя вся «вина» за образовавшиеся отложения и изношенные детали ошибочно перекладывается на моторное масло. При этом полагают, что масло не выполняет свои главные функции: не защищает двигатель от износа и не препятствует образованию отложений. Более же тщательная диагностика позволяет выявить неисправности в других системах двигателя, которые так или иначе могли бы привести к потере свойств масла, изначально заложенных в нем производителем.

Ни для кого не секрет, что в процессе работы моторное масло под влиянием различных факторов неизбежно теряет свои свойства. Тем не менее обычно оно служит до своего срока замены, сохраняя уровень свойств, достаточный для выполнения своих функций. Однако бывает так, что масло перестает работать значительно раньше. Этому может быть великое множество причин и одна из них – неисправная работа системы впрыска.

Одной из причин того, что масло досрочно теряет свои свойства в процессе эксплуатации техники, является неисправная работа топливной аппаратуры!

Что происходит при неисправной работе топливной системы?

В случае нарушения технологии впрыска топлива может снижаться мощность двигателя и увеличиваться токсичность выхлопных газов. Кроме того, нештатная работа топливной системы зачастую приводит к снижению эксплуатационных свойств моторного масла в результате попадания в него несгоревшего топлива и образовавшейся сажи. Все это может стать причиной ускоренного износа двигателя и его последующего выхода из строя.

Приведенная ниже схема наглядно демонстрирует вышеупомянутую связь:

Таким образом, масло является лишь промежуточным звеном в цепочке неисправностей на пути от топливной системы к деталям двигателя.

Причины нарушений в работе топливных систем и методы диагностики неисправностей

В современных условиях состояние топливной системы позволяет отследить лабораторный анализ моторного масла, работающего в двигателе. Для этого оцениваются такие показатели, как содержание в нем сажи и топлива. Компания TOTAL предлагает такую услугу своим клиентам, она называется ANAC. В нашей лаборатории содержание топлива в масле измеряется методом хроматографического анализа, который является наиболее точным при определении данного показателя.

ANAC – система диагностики состояния двигателя. Лаборатория ANAC сотрудничает со многими производителями двигателей внутреннего сгорания, а также имеет собственную базу данных для корректной интерпретации результатов анализа масла. Например, в лаборатории имеются нормы содержания топлива в масле для различных двигателей.

Система ANAC помимо отслеживания исправности топливной аппаратуры позволяет контролировать состояние масла и определять интенсивность изнашивания двигателя, а также дать рекомендации по дальнейшему обслуживанию техники. Таким образом, периодический отбор проб моторного масла и его анализ в лаборатории TOTAL ANAC позволяет избежать затрат на внеплановый ремонт двигателя и сократить количество простоев техники.

ООО «ТОТАЛ ВОСТОК»

тел.: +7 (495) 937-37-84

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ВО ВПУСКНОМ КОЛЛЕКТОРЕ ДВИГАТЕЛЯ НА ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСА ОТКРЫТИЯ ФОРСУНКИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЯ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ

Полный текст:

• Аннотация
• Об авторах
• Список литературы
• Cited By

Аннотация

Введение. Температура воздуха во впускном коллекторе используется электронным блоком управления двигателем для корректирования времени впрыска топлива форсункой. Температура воздуха на впуске – величина непостоянная и зависит от условий эксплуатации автомобиля. При снижении температуры воздуха на впуске длительность импульса открытия
форсунок увеличивается и, наоборот, при повышении температуры воздуха на впуске длительность импульса открытия форсунок уменьшается.
Материалы и методы. Основное содержание исследования составляет анализ влияния температуры воздуха во впускном коллекторе двигателя на длительность импульса открытия форсунки при работе двигателя на холостом ходу и при движении автомобиля с различными скоростными режимами на равнинном, горном и высокогорном участках автомобильной дороги.
Результаты. Результаты исследования показали, что движение автомобиля на больших скоростях на равнинных участках автомобильной дороги приводит к значительному снижению температуры воздуха во впускном коллекторе и увеличению длительности импульса открытия форсунок. При движении автомобиля на подъем влияние температуры воздуха во впускном коллекторе на длительность импульса открытия форсунок незначительное, так как на скорость движения автомобиля оказывают влияние сложность рельефа местности и параметры горной и высокогорной автомобильной дороги.

Ключевые слова

Об авторах

канд. техн. наук, доц. кафедры «Автомобильный транспорт»

720044, г. Бишкек, пр. Ч. Айтматова, 66

магистрант кафедры «Автомобильный транспорт»

720044, г. Бишкек, пр. Ч. Айтматова, 66

Список литературы

1. Rolf Isermann. Engine Modeling and Control. Modeling and Electronic Management of Internal Combustion Engines. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014. 646 p.

2. Уве Рокош. Бортовая диагностика. Перевод с нем. ООО «СтарСПб». М.: ООО Изд-во «За рулем», 2013. 224 с.

3. Ерохов В.И. Системы впрыска бензиновых двигателей (конструкция, расчет, диагностика): учебник для вузов. М.: Горячая линия-Телеком, 2011. 552 с.

4. Bosch. Системы управления бензиновыми двигателями. Перевод с немецкого. М.: ООО Изд-во «За рулем», 2005. 432 с.

5. Лещенко В.П. Кислородные датчики. М.: Легион-Автодата, 2003. 112 с.

6. M-STEP. MPI – Система многоточечного впрыскивания [Электронный ресурс]. URL: http://files.mek1.ru/file/faq/1.pdf/ (дата обращения: 10.04.2018).

7. Карнаухов В.Н. Оптимизация мощности нагревательного элемента для поддержания оптимальной температуры воздуха во впускном коллекторе ДВС // Электронный научный журнал: Современные проблемы науки и образования. 2014. № 3. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=13575.

8. Карнаухова И.В. Определение оптимальной температуры воздуха во впускном коллекторе двигателя // Вестник СибАДИ. 2014. № 3 (37). С. 7 – 12.

9. Емелькин Г. Диагностика: параметры впрыска ВАЗ-2110. За рулем.рф [Электронный ресурс]. URL: https://www.zr.ru/content/articles/12508-diagnostika_parametry_vpryska_vaz-2110_dopros_s_pristrastijem/ (дата обращения: 21.12.2018).

10. Акунов Б.У., Давлятов У.Р. Анализ зависимости длительности импульса открытия форсунки двигателя от условий эксплуатации автомобиля // Автомобильная промышленность. 2017. №9.С. 13 – 17.

11. Говорущенко Н.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте. М.: Транспорт, 1990. 135 с.

12. Нормы расхода топлив и смазочных материалов на автомобильном транспорте. Методические рекомендации. М.: КНОРУС, 2010. 160 с.

Для цитирования:

Акунов Б.У., Касымбеков К.Д. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ВО ВПУСКНОМ КОЛЛЕКТОРЕ ДВИГАТЕЛЯ НА ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСА ОТКРЫТИЯ ФОРСУНКИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЯ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ. Научный рецензируемый журнал «Вестник СибАДИ». 2019;16(1):32-39. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2019-1-32-39

For citation:

Akunov B.U., Kasymbekov K.D. INFLUENCE OF AIR TEMPERATURE ON DURATION OF IMPULSE OPENING SPRAY IN THE ENGINE INTAKE MANIFOLD WHILE CAR OPERATION IN VARIOUS CONDITIONS. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2019;16(1):32-39. (In Russ.) https://doi.org/10.26518/2071-7296-2019-1-32-39

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Топливные форсунки: принцип работы, неисправности, промывка топливных форсунок

Современный автомобиль представляет собой сложную систему различного оборудования и протекающих в нем процессов. Отлаженный и выверенный механизм работы каждой детали и каждого элемента в совокупности дает то, чем дорожит каждый автолюбитель, – качественную работу автомобиля.

Ни для кого не секрет, что определяющим фактором, влияющим на качественное движение автомобиля, является топливная система и непосредственно система впрыска, где главенствующую роль занимают форсунки (инжектор).

Работа топливных форсунок

Вся система впрыска построена следующим образом. Нагнетаемый кислород, поступая в камеру сгорания двигателя, провоцирует импульс, идущий в компьютер автомобиля. При прохождении сигнала машина анализирует количество и температуру поступившего кислорода, скорость вращения коленчатого вала, температуру двигателя и степень открытия дроссельной заслонки.

После проведенного анализа осуществляется обратный импульс, посылаемый на форсунки, которые впрыскивают в камеру необходимое количество топлива. Такой вид подачи топлива в двигатель уверенно вытесняет ранее распространенный карбюраторный способ. Причин этому несколько, и главными из них являются экономия топлива, увеличение мощности и КПД двигателя, а также экологическая составляющая.

Представленный принцип работы форсунки очень прост в описании, но даже исходя из него можно определить значимость бесперебойной работы этого элемента для всего автомобиля. Основные проблемы в работе этой детали возникают из-за ее загрязнения и, как следствие, невозможности поставлять необходимое количество топлива в камеру сгорания.

Признаки загрязнения топливных форсунок

Затруднение запуска двигателя автомобиля, увеличение расхода топлива, потеря мощности двигателя и уменьшение и скорости набора оборотов при нажатии на педаль подачи топлива (газа), нестабильная работа при холостых оборотах – все эти признаки возникают вследствие загрязнения форсунок.

Процесс загрязнения форсунок происходит в результате формирования в них осадков из примесей топлива. Сера и другие составляющие современного топлива оседают на фильтрах мелкой очистки, находящихся в самих форсунках.

Еще одной немаловажной причиной засорения этого элемента системы впрыска является образование масел и их затвердения на элементах впрыскивания топлива форсунок. Происходит этот процесс из-за испарения легких фракций топлива после окончания работы двигателя и прекращения подачи топлива. Оставшиеся в форсунках элементы горючего после процесса испарения и образуют этот налет. Именно эти 2 причины и влияют на процесс засора, а порой забивания форсунок.

Промывка и очистка форсунок

Как производить чистку форсунок, и можно ли делать это самостоятельно? Чтобы не платить приличные суммы за обслуживание этих деталей, необходимо изначально заботиться о чистоте и отлаженной работе своей системы впрыска. Одним из ведущих способов по предупреждению загрязнения форсунок является добавление в бензобак специальных жидкостей. Смешиваясь в бензобаке с топливом, активные элементы жидкости поступают в систему впрыска.

Проходя через форсунки, данные элементы взаимодействуют с отложениями в каналах и вызывают их разрушение, выводя их вместе с поступающим топливом. Этот метод достаточно прост, но подходит больше для профилактики и машин с небольшим пробегом. В более серьезных случаях необходимо прибегать к помощи аппаратуры, специально предназначенной для этих целей.

В случае сильного загрязнения и невозможности его чистки при помощи жидкостей (сольвентов), чистка форсунок происходит при помощи компрессора. Такая мобильная установка подключается к форсункам без их демонтажа и под давлением воздуха, нагнетаемого компрессором, подает к деталям соответствующий раствор. При этом топливный слив бензобака заглушается. Этот процесс довольно легкий и не вызовет затруднения у обычного автолюбителя, не имеющего специального образования, но имеющего общее представление о строении этой системы.

При демонтаже форсунок используют специальный стенд, производящий очистку путем воздействия на них ультразвуком. Такой метод очистки в домашних условиях затруднителен, так как требует оборудования специального рабочего места и большого денежного вложения. Применяют данный метод очистки на СТО.

Потраченные денежные средства быстро окупаются, так как недостатка нуждающихся в этой услуге нет. Качество нашего бензина делает необходимость очистки форсунок довольно частой. Ультразвуковой стенд не только производит очистку деталей, но и может диагностировать их состояние. Такой процесс очистки контролируемый, и он необходим, когда химическая очистка бессильна, так как удаляет грязевые отложения в самых труднодоступных местах.

Своевременно подходите к вопросу обслуживания своего автомобиля. И помните: болезнь легче предупредить, чем лечить.