Распылители дизельных форсунок

Назначение системы впрыска топлива
Работа дизельных двигателей во многом зависит от конструкции их системы впрыска. На самом деле, самые заметные достижения в дизельных двигателях стали результатом превосходной конструкции системы впрыска топлива. Хотя основной целью системы является подача топлива в цилиндры дизельного двигателя, именно то, как это топливо подается, влияет на производительность двигателя, выбросы и шумовые характеристики.
В отличие от своего аналога двигателя с искровым зажиганием, система впрыска дизельного топлива подает топливо под чрезвычайно высоким давлением впрыска. Это означает, что конструкции компонентов системы и материалы должны быть выбраны так, чтобы выдерживать более высокие нагрузки, чтобы работать в течение длительного времени, что соответствует целевым показателям долговечности двигателя. Для эффективного функционирования системы также требуется более высокая точность изготовления и жесткие допуски. Помимо дорогих материалов и производственных затрат, дизельные системы впрыска характеризуются более сложными требованиями к управлению. Все эти функции составляют систему, стоимость которой может составлять до 30% от общей стоимости двигателя.
Основной задачей системы впрыска топлива является подача топлива в цилиндры двигателя. Чтобы двигатель эффективно использовал это топливо:
Топливо должно впрыскиваться в надлежащее время, т. е. момент впрыска должен контролироваться и
Для удовлетворения потребности в мощности должно подаваться правильное количество топлива, то есть дозирование впрыска должно контролироваться.
Однако подавать точно отмеренное количество топлива в нужное время для достижения хорошего сгорания еще недостаточно. Дополнительные аспекты имеют решающее значение для обеспечения надлежащей работы системы впрыска топлива, включая:
Распыление топлива — обеспечение того, чтобы топливо распылялось на очень мелкие частицы топлива, является основной целью проектирования систем впрыска дизельного топлива. Мелкие капли обеспечивают возможность испарения всего топлива и его участия в процессе горения. Любые оставшиеся капли жидкости очень плохо сгорают или выбрасываются из двигателя. В то время как современные системы впрыска топлива способны обеспечивать характеристики распыления топлива, намного превышающие то, что необходимо для обеспечения полного испарения топлива в течение большей части процесса впрыска, некоторые конструкции систем впрыска могут иметь плохое распыление в течение некоторых коротких, но критических периодов фазы впрыска . Окончание процесса закачки является одним из таких критических периодов.
Массовое смешивание — хотя распыление топлива и полное испарение топлива имеют решающее значение, обеспечение достаточного количества кислорода в испаряемом топливе в процессе сгорания не менее важно для обеспечения высокой эффективности сгорания и оптимальной работы двигателя. Кислород обеспечивается всасываемым воздухом, захваченным в цилиндре, и достаточное количество должно быть вовлечено в топливную струю, чтобы полностью смешаться с доступным топливом в процессе впрыска и обеспечить полное сгорание.
Утилизация воздуха. Эффективное использование воздуха в камере сгорания тесно связано с объемным смешиванием и может быть достигнуто за счет сочетания проникновения топлива в плотный воздух, сжатый в цилиндре, и разделения всего впрыскиваемого топлива на несколько форсунок. Необходимо предусмотреть достаточное количество форсунок, чтобы вовлечь как можно больше доступного воздуха, избегая при этом перекрытия струй и образования зон с высоким содержанием топлива и дефицитом кислорода.
Значение терминов
Для описания компонентов и работы систем впрыска дизельного топлива используется множество специализированных понятий и терминов. Некоторые из наиболее распространенных из них включают:
Форсунка относится к части корпуса форсунки/узла иглы, которая соприкасается с камерой сгорания двигателя. Такие термины, как сопло P-типа, M-типа или S-типа, относятся к стандартным размерам параметров сопла в соответствии со спецификациями ISO.
Держатель форсунки или корпус форсунки относится к части, на которой монтируется форсунка. В обычных системах впрыска эта деталь в основном выполняла функцию крепления форсунки и предварительного натяжения пружины иглы форсунки. В системах Common Rail он содержит основные функциональные части: сервогидравлическую схему и гидропривод (электромагнитный или пьезоэлектрический).
Инжектор обычно относится к держателю сопла и узлу сопла.
Начало впрыска (SOI) или синхронизация впрыска — это время, когда начинается впрыск топлива в камеру сгорания. Обычно выражается в градусах угла поворота коленчатого вала (CAD) относительно ВМТ такта сжатия. В некоторых случаях важно различать указанный SOI и фактический.ТАК ЧТО Я. SOI часто определяется легко измеряемым параметром, таким как время, в течение которого электронный триггер отправляется на инжектор, или сигнал от датчика подъема иглы, который указывает, когда игольчатый клапан инжектора начинает открываться. Точка в цикле, где это происходит, является указанной SOI. Из-за механической реакции форсунки может быть задержка между указанным КНИ и фактическим КНИ, когда топливо выходит из сопла форсунки в камеру сгорания. Разница между фактическим значением SOI и указанным значением SOI является задержкой форсунки .
Начало доставки. В некоторых топливных системах впрыск топлива координируется с созданием высокого давления. В таких системах началом подачи считается момент, когда насос высокого давления начинает подавать топливо к форсунке. На разницу между началом подачи и SOI влияет продолжительность времени, за которое волна давления проходит между насосом и инжектором, а также длина линии между насосом высокого давления и инжектором и скорость звука. в топливе. Разницу между началом доставки и SOI можно назвать задержкой инъекции .
Окончание впрыска (EOI) — это время в цикле, когда прекращается впрыск топлива.
Количество впрыскиваемого топлива — это количество топлива, подаваемое в цилиндр двигателя за один рабочий такт. Его часто выражают в мм 3 /ход или мг/ход.
Продолжительность впрыска – это период времени, в течение которого топливо поступает в камеру сгорания из форсунки. Это разница между EOI и SOI, связанная с объемом впрыска.
Множественные события инъекции. В то время как обычные системы впрыска топлива используют один впрыск для каждого цикла двигателя, новые системы могут использовать несколько впрысков. Следует отметить, что терминология не всегда последовательна. Основные впрыск события обеспечивают большую часть топлива для цикла двигателя. Один или несколько впрысков перед основным впрыском, предварительные впрыски , обеспечивают подачу небольшого количества топлива перед основным впрыском. Предварительные впрыски также могут называться предварительными впрысками.. Некоторые называют предварительный впрыск, который происходит за относительно долгое время до основного впрыска, предварительным впрыском, а тот, который происходит за относительно короткое время до основного впрыска, — предварительным впрыском. Инъекции после основных инъекций, постинъекции , могут возникать сразу после основной инъекции ( близкая постинъекция ) или через относительно длительное время после основной инъекции ( поздняя постинъекция ). Постинъекции иногда называют афтеринъекциями . Несмотря на значительные различия в терминологии, близкая постинъекция будет называться постинъекцией, а поздняя постинъекция — постинъекцией.
Термин раздельный впрыск иногда используется для обозначения стратегий множественного впрыска, когда основной впрыск разделяется на два меньших впрыска примерно одинакового размера или на меньший предварительный впрыск, за которым следует основной впрыск.
В некоторых системах впрыска топлива может произойти непреднамеренный повторный впрыск, когда форсунка на мгновение снова открывается после закрытия. Их иногда называют вторичными инъекциями .
Давление впрыска не используется последовательно в литературе. Это может относиться к среднему давлению в гидравлической системе для систем Common Rail или к максимальному давлению во время впрыска (пиковое давление впрыска) в обычных системах.
Основные компоненты топливной системы
Компоненты системы впрыска топлива
За некоторыми исключениями, топливные системы можно разделить на две основные группы компонентов:
Компоненты стороны низкого давления — эти компоненты служат для безопасной и надежной подачи топлива из бака в систему впрыска топлива. К компонентам стороны низкого давления относятся топливный бак, топливный насос и топливный фильтр.
Компоненты стороны высокого давления — Компоненты, которые создают высокое давление, дозируют и подают топливо в камеру сгорания. К ним относятся насос высокого давления, топливная форсунка и топливная форсунка. Некоторые системы могут также включать аккумулятор.
Форсунки для впрыска топлива можно разделить на дырчатые или дроссельные игольчатые, а также на закрытые или открытые. Закрытые форсунки могут приводиться в действие гидравлически с помощью простого пружинного механизма или с помощью сервоуправления. Открытые форсунки, а также некоторые новые конструкции форсунок с закрытыми форсунками могут приводиться в действие напрямую.
Измерение количества впрыскиваемого топлива обычно осуществляется либо в насосе высокого давления, либо в топливной форсунке. Существует ряд различных подходов к измерению топлива, в том числе: измерение давления с постоянным временным интервалом (PT), измерение времени при постоянном давлении (TP) и измерение времени/хода (TS).
Большинство систем впрыска топлива используют электронику для управления открытием и закрытием форсунки. Электрические сигналы преобразуются в механические силы с помощью привода определенного типа. Обычно эти приводы могут быть либо электромагнитными соленоидами, либо активными материалами, такими как пьезоэлектрическая керамика.