Как работает рампа форсунок

Принцип работы форсунки

Принцип работы форсунки

Форсунка – это электромагнитный клапан, который управляется специальной программой в блоке управления двигателем. Благодаря форсунке топливо в цилиндры подается дозированно. Когда говорят об инжекторе, имеют в виду систему управляемых форсунок.

Существуют различные виды форсунок для:

— центрального впрыска топлива;

— распределенного впрыска топлива;

— непосредственного впрыска топлива.

Топливная форсунка — элемент инжекторной системы современного автомобиля.

Именно этот элемент отвечает за исполнение команды подачи топлива в цилиндр.

Как работает форсунка

Топливная форсунка не что иное как кран. Да, это кран, на который подается напряжение 9-15 вольт, катушка электромагнита притягивает иглу и топливо, факелом, выходит из нее.

Форсунка — это так же и соленоид.

Типовая схема работы топливной форсунки

Принцип работы форсунок

К каждой форсунке топливо от топливной рампы подается под определенным давлением. На электромагнит форсунки поступают электрические импульсы от блока управления двигателем. Они приводят в действие специальный игольчатый клапан, который открывает и закрывает канал в форсунке. Чем дольше поступаемый электрический импульс, тем дольше открыт игольчатый клапан, и тем больше подается топлива. Время открытия игольчатого клапана регулирует блок управления двигателем. Помимо этого, разновидности форсунок позволяют создавать разные формы и направленность факела распыляемого топлива, что существенно влияет на процесс смесеобразования.

Расположение форсунок в двигателе автомобиля

В таблице ниже указано расположение форсунок в двигателе в зависимости от типа впрыска топлива.

Тип впрыска топлива	Расположение форсунок
Центральный впрыск	Одна или две форсунки располагаются во впускном трубопроводе перед дроссельной заслонкой. Таким образом, форсунка заменяет устаревшую технологию – карбюратор.
Распределенный впрыск	Для каждого цилиндра установлена своя форсунка, которая осуществляет впрыск топлива во впускной трубопровод цилиндра. Форсунка располагается у основания впускного трубопровода
Непосредственный впрыск	Форсунки располагаются в верхней части стенок цилиндра и впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания.

Общий вид форсунки системы «Коммон рейл» фирмы «Бош» показан на рисунке.

Рис. Разрез электрогидравлической форсунки фирмы Бош: 1 – отводящий дроссель; 2 – игла; 3 – распылитель; 4 – пружина запирания иглы; 5 – поршень управляющего клапана; 6 – втулка поршня; 7 – подводящий дроссель; 8 – шариковый управляющий клапан; 9 – шток; 10 – якорь; 11 – электромагнит; 12 – пружина клапана

Форсунка состоит из:

• электромагнита 11
• якоря электромагнита 10
• маленького шарикового управляющего клапана 8
• запорной иглы 2
• распылителя 3
• поршня управляющего клапана 5
• подпружиненного штока 9

Шарик клапана прижимается к седлу с усилием пружины и электромагнита. Сила пружины рассчитана на давление до 100 кг/см2, что значительно ниже давления в линии высокого давления (250…1800 кг/см2), поэтому только при приложении усилия электромагнита шариковый клапан не отойдет от седла, отделяя аккумулятор от линии слива. Игла распылителя форсунки в нерабочем состоянии прижимается к седлу пружиной распылителя – это предотвращает попадание воздуха в форсунку при пуске двигателя.

Рис. Принцип действия электрогидравлической форсунки: а – форсунка в закрытом состоянии; b – форсунка в открытом состоянии; c – фаза закрытия форсунки

При создании давления в аккумуляторе, оно действует как на конусную поверхность иглы, так и на поршень управляющего клапана 5. Поскольку площадь рабочей поверхности поршня на 50% больше площади конусной поверхности иглы, игла распылителя продолжает прижиматься к седлу.

При подаче напряжения от блока управления на электромагнит 11, шток 9 якоря штока поднимается и открывается шариковый управляющий клапан 8. Давление в камере управления 7 падает в результате открытия дроссельного отверстия и топливо пропускается из зоны над поршнем управляющего клапана в зону слива. Давление на поршень управляющего клапана падает, так как подводящее дроссельное отверстие управляющего клапана имеет меньшее сечение чем отводящее. Запорная игла 2 при этом под действием высокого давления в кармане распылителя 3 открывается. Количество подаваемого топлива зависит от времени подачи напряжения в электромагнит 11, а значит от времени открытия шарикового управляющего клапана 8. При прекращении подачи напряжения на электромагнит 11, якорь под действием пружины опускается вниз, при этом шариковый управляющий клапан закрывается, давление в камере управления восстанавливается через специальный жиклер. Под действием давления топлива на поршень управляющего клапана 5, имеющего диаметр больше диаметра иглы, последняя закрывается.

На входе топлива в форсунку установлен аварийный ограничитель подачи топлива. Он предотвращает опорожнение аккумулятора через форсунку с зависшей иглой или клапаном управления, а также повреждение соответствующего цилиндра дизеля. В нем используется принцип возникновения разницы давлений по обе стороны от клапана 1 при прохождении топлива через его жиклеры 2. Сечение жиклеров, за­тяжка пружины 3 и диаметр клапана подобраны по максимальной продолжительности и расходу, т.е. подаче топлива.

Рис. Аварийный ограничитель подачи топлива через форсунку

В системах «коммон рейл» первых поколений общее количество горючей смеси, впрыскиваемой в цилиндр, разделялось на предварительное и основное. Однако более гармоничной является такая схема сгорания, когда во время одного рабочего такта горючая смесь будет разделена на возможно большее количество частей. До сих пор добиться этого было невозможно по причине инерционности традиционных форсунок с электромагнитным управлением.

Одним из путей совершенствования системы «коммон рейл» является увеличение быстродействия открытия форсунки. Минимальное время открытия форсунки для электромагнита с подвижным сердечником составляет 0,5 мс, что не позволяет оперативно изменять подачу топлива. Для более быстрого срабатывания форсунки в настоящее время применяется пьезокерамическая форсунка, которая работает вчетверо быстрее.

Известно, что при подаче электрического напряжения на пьезокерамическую пластинку она на несколько микрон изменяет свою толщину.

Пьезоэлемент, являющийся исполнительным элементом форсунки, представляет собой параллелепипед длиной 30…40 мм, состоящий из спеченных между собой 300 керамических пластинок (кристаллов), расширяющийся на 80 мкм всего за 0,1 мс, чего достаточно чтобы воздействовать на иглу форсунки с усилием 6300 Н. При этом для управления пьезоэлементом используют напряжение бортовой сети автомобиля.

Для усиления пьезоэффекта в керамику добавляют палладиум и цирконий. Пьезоэлемент потребляет энергию только при подаче напряжения и регенерирует ее при выключении напряжения, таким образом, являясь регенератором энергии.

Использование пьезоэлемента, кроме быстроты срабатывания, обеспечивает большую силу открытия клапана сброса давления над иглой форсунки и высокую точность хода для быстрого сброса давления подачи топлива.

Электрогидравлическая форсунка с пьезоэлементом показана на. Основными составляющими форсунки являются модуль исполнительного элемента, состоящего из пьезоэлектрического элемента и его составляющих, модуль плунжера, состоящего из поршней, амортизатора давления и пружины, клапан переключения, игла. Для окончательной очистки топлива применяется специальный стержневой фильтр.

Рис. Разрез пьезоэлектрогидравличе­ской форсунки: 1 ­– патрубок рециркуляции; 2 – электрический разъем; 3 – стержневой фильтр; 4 – корпус форсунки; 5 – пьезоэлектричесий элемент; 6 – сопряженный поршень; 7 – поршень клапана; 8 – клапан переключения; 9 – игла форсунки; 10 – амортизатор давления

Увеличение длины модуля исполнительного элемента преобразуется модулем соединителя в гидравлическое давление и перемещение, воздействующие на клапан переключения. Модуль плунжера действует как гидравлический цилиндр. На него постоянно воздействует давление подачи топлива 10 кгс/ см2 через редукционный клапан в обратной магистрали.

Топливо выполняет роль амортизатора давления между плунжером соединителя выпускного дросселя 8 и плунжером клапана 5 в модуле плунжера. Из пустого закрытого инжектора (присутствует воздух) воздух удаляется при стартерном пуске двигателя (с частотой вращения вала стартера). Помимо этого, инжектор наполняется топливом, подаваемым погруженным в топливном баке насосом, проходящим через управляемый обратный клапан против направления потока топлива.

Клапан переключения состоит из пластины клапана, плунжера клапана 5, пружины клапана и пластины дросселя 3. Топливо под давлением протекает через впускной дроссель 4 в пластине дросселя к игле форсунки и в камеру над иглой форсунки. Благодаря этому происходит выравнивание давления над и под иглой форсунки. Игла форсунки удерживается в закрытом положении силой пружины форсунки. При нажиме плунжера клапана 5 открывается канал выпускного дросселя и топливо под давлением вытекает через выпускной дроссель 8 большего размера, расположенный над иглой форсунки. Топливо под давлением поднимает иглу форсунки, в результате чего происходит впрыск. Благодаря быстрым командам на переключение пьезо-электрического элемента за один рабочий такт друг за другом производятся несколько впрысков.

Рис. Принцип работы пьезофорсунки: 1 – игла форсунки; 2 – пружина форсунки; 3 – пластина дросселя; 4 — впускной дроссель; 5 – плунжер клапана; 6 – линия высокого давления; 7 – соединительный элемент; 8 – выпускной дроссель; а – форсунка закрыта; б — форсунка открыта

Источник

Топливная рампа что это такое

Особенности конструкции

Давление находящегося в рампе топлива контролируют с помощью манометра, присоединяемого с помощью специального штуцера, отверстие для которого предусмотрено в ее конструкции. В обычном положении штуцер закрыт с помощью пробки, защищающей его резьбу от загрязнения. Контроль давления в рампе осуществляется во время осмотров технического состояния автомобиля.

Для улучшения распыления топлива, в некоторых двигателях конструкция топливной рампы предусматривает возможность его предварительного прогрева. Также на рампе расположены штуцеры для подачи и слива топлива.

Лобсанг Рампа

Значение слова «рампа» не исчерпывается техническими терминами. Это еще и имя: Лобсанг Рампа – псевдоним, используемый Кайрилом Хоскином, английским писателем, активистом движения нью-эйдж. Хоскин убеждал людей, что в его тело вселился дух Вторника Лобсанга Рампы, ламы из Тибета. Он объяснял, что Вторником ламу зовут из-за тибетской традиции называть детей по дням недели, когда они родились.

Лобсанг Рампа появился на свет в княжеском доме в ХХ столетии в Тибете. Отец мальчика контролировал Тибет при первой китайской оккупации, после чего бежал из страны и скрывался под вымышленными именами. Мать Лобсанга родом из наиболее знатных тибетских домов. Родители обеспечили ребенку великолепные возможности учиться в Чакпори, известном своими наработками в области традиционной местной медицины. С древних пор Чакпори специализировался на подготовке целителей, травников и даже хирургов. Расположен монастырь поблизости от столицы Тибета Лхасы.

Эксплуатация топливной рампы

Для осмотра и дефектации топливной рампы может потребоваться ее снятие с двигателя. В этом случае выполняется отключение подачи топлива, после чего производится отсоединение топливоподающего шланга. Затем снимается сливной шланг, что позволяет демонтировать рампу с корпуса, открутив гаечным ключом крепежные болты. Далее с предельной осторожностью снимаются форсунки, штуцера которых предусмотрительно закрываются защитными заглушками. После осмотра и устранения выявленных дефектов рампа монтируется на двигатель в обратном порядке.

Что такое топливная рампа?

Топливная рампа (или топливная рейка) — это специальная трубка, которая служит для подачи топлива и распределения его между форсунками. Топливо в рампе находится под давлением.

Изначально, в эпоху карбюраторов, такого элемента не было предусмотрено в конструкции автомобильных двигателей — не было необходимости подавать топливо под давлением. С развитием технологий и усовершенствованием бензиновых двигателей, данный элемент перекочевал из дизельных автомобилей и стал неизменной частью конструкции.

Подготовка к замеру

Внешний вид манометра, которым можно измерить давление в топливной рампе

Для начала, подготовьте все необходимые приборы. К ним относится манометр, который располагает максимальным давлением от шести до десяти атмосфер. Если же запас максимального давление будет слишком большим, то это может привести к тому, что его показания, которые нам нужны, окажутся не очень точными.

Подготавливаем инструмент

Помимо этого, вам понадобится шланг, внутренний диаметр которого равен девяти миллиметрам, а также сантехническая пакля. Впрочем, паклю можно легко заменить фум-лентой или другими изолирующими материалами, характерными для сантехнических работ. Данный уплотнитель нам понадобится для того, чтобы сделать место стыка трубки манометра и вышеназванной трубки максимально плотным.

Всё это нужно будет скрутить вместе и очень хорошо затянуть при помощи хомута. По сути, это и есть прибор, который нам нужен для работы. Если же вы не желаете заниматься подобными действиями, то ничто не мешает вам приобрести готовый прибор, цена которого находится на отметке около сорока американских долларов. Этим вы значительно облегчите себе задачу по поиску ответа на вопрос, как померить давление в рампе.

Инструкция по проверке

Первое, что нужно сделать, так это выключить зажигание и открыть капот автомобиля. Далее находим топливную рампу форсунок, которая может размещаться в передней части капота. Впрочем, точное её место расположения нужно искать в инструкции к вашему автомобилю. На рампе должна располагаться пробка штуцера давления горючего, которую необходимо отвинтить, как и ниппель. Для этого уместно применять золотник.

Проводим замер давления в топливной рампе

Найдите подходящую тару или же просто большую тряпку, которая подставляется под низ. Она поможет собрать топливо, которое может немного вылиться. К слову, надевайте защитные очки, чтобы бензин не попал вам в глаза. Теперь нужно установить шланг манометра непосредственно на сам штуцер, прочно закрепив его при помощи хомута.

После этого проводится проверка давления. Вам нужно четыре показателя, которые соответствуют значениям на включённом зажигании, на холостом ходу, без трубки регулятора давления, и с пережатой сливной трубкой.

Особенности конструкции и расположения

Главная задача топливной рампы — это доставка и распределение топлива между форсунками двигателя. При этом, как уже было сказано, топливо должно содержаться там под давлением. Для того, чтобы обеспечить долгий срок службы, топливную рампу изготавливают из специальной коррозионно-стойкой стали.

В конструкции большинства топливных реек предусмотрен специальный штуцер для присоединения манометра. которым производится контроль давления. Кроме того, на топливной рампе может располагаться отдельный клапан для слива топлива при ремонте и обслуживании.

Топливная рампа располагается на впускном коллекторе двигателя и имеет надёжное болтовое крепление. Форсунки могут быть соединены с рампой как непосредственно напрямую, так и через отводящие трубки.

Снятие и осмотр топливной рампы

Зачастую потерю давления в топливной системе удается быстро диагностировать, но вот определить место протечки, к примеру, найти сразу удается не всегда. Если возникла нужда в осмотре топливной рампы, то ее для начала нужно будет демонтировать. На самом деле со снятием рампы справится даже неопытный автолюбитель. Набор инструментов минимален. Свободное время — другое дело. Его потребуется немало, так что все работы стоит производить в выходной. Сама работа выглядит следующим образом:

1. Поставить автомобиль на ручник или же перевести рычаг КПП в нейтральное положение;
2. Снизить давления в питающей системе (об этом мы поговорим чуть позже);
3. Отсоединить от «минусовой» клеммы АКБ соответствующий провод;
4. Отсоединить колодки жгутов проводки от форсунок;
5. Аналогичным образом отсоединить колодки от датчиков детонации, положения дроссельной заслонки, температуры антрифриза, отсоединить регулятор холостого хода и все прочие датчики, работающие в тандеме с двигателем;
6. Отсоединить топливный шланг от рампы (надежность его фиксации задается хомутом, который придется разъединить);
7. Разъединить хомут, который соединяет рампу с направляющей маслоизмерительного щупа;
8. Вывернуть болты крепления топливной рампы со стороны впускного трубопровода;
9. Снять рампу и, опционально, форсунки.

Вышеупомянутое снижения давления в подающей системе осуществляется так: поступить как в пункте 3; снять крышку лючка топливного модуля; отсоединить колодку проводов от модуля; подключить «минусовой» провод к соответствующей клемме АКБ; запустить двигатель, давая ему выработать все топливо из рампы – после этого он заглохнет. Остается лишь заглушить мотор и вернуться к работе с рампой. Как вы могли догадаться, при дальнейшем демонтаже придется повторить манипуляции с проводом аккумулятора.

В целом, демонтаж рампы практически на всех моделях авто аналогичен. Здесь есть пару моментов, о которых стоит помнить. Во-первых, уплотнительные кольца форсунок необходимо смазывать моторным маслом при последующем монтаже рампы. Во-вторых, при присоединении к рампе топливного шланга в обязательном порядке нужно убедиться в герметичности соединения. Многие эксперты рекомендуют тщательно осматривать не только рампу, но и присоединенные к ней топливные форсунки, ведь теперь их можно рассмотреть с разных перспектив и убедиться в том, что их посадочные места находятся в надлежащем состоянии.

Процесс эксплуатации и основные неисправности

Из-за простоты конструкции и применяемых материалов, топливная рампа имеет очень длинный срок службы. Основным типом неисправности является потеря герметичности, которая приводит к падению давления и подтеканию топлива. Причинами возникновения неисправностей могут быть механическое повреждение или естественный процесс старения. Особенно это касается мест соединения рампы с другими элементами топливной системы. Выявление неисправностей происходит путём проведения тщательного визуального осмотра.

Производить снятие/установку топливной рампы лучше всего в условиях автосервиса — так как в этом случае выше вероятность соблюдения технологического процесс. Особенное внимание при обращении с топливной рампой следует уделять местам соединения — не допускать попадания загрязнений внутрь рампы и не промывать в агрессивных средах (чтобы не повредить уплотнительные элементы соединений).

Подбирать топливную рампу нужно только в оригинальном каталоге. А при проценке и выборе аналогов нужно особое внимание уделять качественным и проверенным брендам.

Некоторые особенности топливных рамп и их неисправности

Топливные рампы, как правило, изготавливаются из стальной трубы. Такая труба может выдержать значительные перепады давления. Если в бензиновых двигателях давление в топливной системе может быть не так уж большим, то в системе «commor rail» дизельного агрегата ситуация будет обратной. Сталь отлично показывает себя как при перепадах давления, так и перепадах температуры и при контакте с химически агрессивной средой. От основной трубки идет ответвления по количеству форсунок. На концах трубки также можно видеть регулятор давления и датчик давления топлива в системе. Также нельзя не рассказать о специальных уплотнителях. Как правило, это обычные резиновые кольца диаметром от 5 до 7 миллиметров. Многие автолюбители жалуются на течь топливной рампы, отмечая, что причиной ее появления является как раз износ упомянутых уплотнителей.

Несмотря на то, что топливная рампа и смежные с ней элементы имеют высокую живучесть и большой эксплуатационный ресурс, поломки не являются столь уж редкими. Как правило, идентифицировать поломку удается визуально или на основании некоторых особых признаков. Вот с какими неприятностями могу столкнуться автолюбители:

1. Потеря герметичности в местах, где соединены ключевые узлы рампы. Например, в месте крепления запорного штуцера или же форсунок. Достаточно добраться до рампы и осмотреть ее — подтеки топлива будут красноречиво говорить о потере герметичности;
2. Засорение форсунок. Об этой неисправности стоит говорить в контексте неисправности именно форсунок, но так как они входят в состав рампы, расскажем и о них. Форсунки современных инжекторных двигателей обычно могут отходить порядка 40 тысяч километров. На деле этот километраж оказывается больше, но учитывайте, что засорение впрыскивающих сопел может наблюдаться при пробеге менее 40 тыс. км. Об этом будет свидетельствовать рост расхода топлива, резкое падение мощности, а также ненормальная работа силового агрегата на холостых;
3. Выход из строя регулятора давления. Судить о такой неисправности можно по неустойчивым холостым и перепадам оборотов, резким рывкам или, напротив, потере ускорения авто при переключении передач, затрудненному пуску, подтеках на шлангах топливной системы.

Как видите, признаков поломок, связанных с топливной рампой, довольно много. Самый явный признак неисправности: подтеки топлива. Если утечка топлива не наблюдается, однако вы отметили что-то из списка выше, лучше обратиться к специалисту. Впрочем, некоторые проверки автолюбитель может провести и самостоятельно. Для этого не потребуются ни особые навыки, ни труднодоступные и дорогостоящие инструменты.

Источник