Как работает форсунка

ФорсункаВ топливных системах автомобилей, выпущенных до 80-х годов ХХ века, использовались карбюраторы. Это устройства для смешивания воздуха с топливом и подачи готовой смеси в камеры сгорания двигателя автомобиля. Но карбюраторы имели большой ряд недостатков. Надежность их работы зависела от множества неуправляемых факторов, например перепад атмосферного давления или температуры, что вызывало сбои в работе и требовало ручной регулировки.  Со временем карбюраторные топливные системы были полностью заменены инжекторными – системами, регулирующими время и количество подаваемого топлива в камеры сгорания двигателя посредством управляемых клапанов.

Управляемые клапаны это и есть форсунки – компонент системы впрыска топлива, в функции которого входит подача определенного количества топлива в камеру сгорания, в распыленном виде распределив его как можно более равномерно в воздухе, содержащемся в камере. Начало и конец впрыска топлива должны быть четко определены.

Форсунка является точным устройством, которое обеспечивает распыление жидкости за счет высокого давления. Форсунки используются для трех целей: распределение жидкости в определенном объеме или на площади, увеличения площади поверхности покрываемой жидкостью, создание силы удара жидкости о твердую поверхность.

Форсунка была изобретена французом Анри Гиффард в 1858 году. Изначально это устройство использовалось для подачи воды в паровой котел.

Основными компонентами форсунки простой конструкции являются корпус (седло) и игла. Обе детали изготавливаются из высококачественной стали и тщательно подогнаны друг к другу. Допустимые зазоры колеблются в диапазоне 0,002-0,003 мм. Из-за таких жестких допусков эти компоненты не меняются по отдельности.

В простых системах, игла форсунки удерживается в седле с помощью одной или двух пружин. Давление жидкости, нагнетаемого насосом, создает подъемную силу, действующую вертикально. Когда давление жидкости (топлива) превосходит силу пружины, игла выталкивается из седла вверх и через сопло происходит впрыск. При снижении давления игла возвращается в седло, закрывая сопло. Давление открытия форсунки устанавливается производителем в зависимости от необходимых рабочих параметров. В современном железнодорожном транспорте иглы форсунок управляются сервомеханизмом.

ФорсункаКонструкция типовой топливной системы дизельного двигателя состоит из линии подачи топлива, впускных и выпускных клапанов и устройства впрыска топлива. Каждому цилиндру соответствует собственная линия подачи, по которой топливо из бака подается в форсунку. Каждому цилиндру соответствует минимум одна топливная форсунка. По пути, топливо проходит через несколько фильтров, в которых оно очищается от остатков и примесей. Качественная очистка очень важна, поскольку форсунка является высокоточным устройством и даже незначительные частицы или примеси могут нарушить допустимый рабочий зазор деталей форсунки, измеряющихся в тысячных миллиметра. В форсунку топливо поступает под высоким давлением, которое нагнетается насосом, и затем через сопло распыляется в камеру сгорания цилиндра. Сопло содержит несколько небольших калиброванных отверстий, которые обеспечивают равномерное распределение дизельного топлива в камере сгорания цилиндра. В камере топливо смешивается с воздухом, который на момент впрыска находится под очень большим давлением и температурой, что обеспечивает воспламенение. Через выпускной клапан из камеры удаляются результаты сгорания топливовоздушной смеси, а также остатки несгоревшего топлива, которое по специальной магистрали возвращается в бак.

На сегодняшний день электронное управление форсунками является наиболее распространенным способом. Форсунка представляет собой электромагнитный клапан, открытие которого контролируется с помощью импульса, посылаемого с блока управления. Блок управления, получив показания датчиков, принимает решение о времени впрыска. Такой способ используется в современных бензиновых двигателях с электронным впрыском и новейших дизельных двигателях. Системы впрыска топлива всегда отличались в зависимости от вида топлива. Использование электронного впрыска позволило максимально уменьшить количество расхождений между различными системами.