CC BY
33Решетневскце чтения
УДК 621.43
С. С. Каюков
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (Национальный исследовательский университет), Россия, Самара
ФОРСУНКИ ВПРЫСКА БЕНЗИНА В СОВРЕМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Описываются основные типы топливных форсунок, используемые на современных бензиновых двигателях внутреннего сгорания (ДВС), приведены примеры наиболее перспективных конструкций.
В современных системах впрыска бензина используются в основном гидромеханические и электромагнитные форсунки (рис. 1). Следует отметить, что форсунки впрыска бензина изготовляются под каждый тип двигателя индивидуально, не унифицируются и, как правило, не могут переставляться с одного типа двигателя на другой. Исключение составляют универсальные гидромеханические форсунки фирмы Bosch, которые широко применялись на различных двигателях в составе системы K-Jetronic. Но и эти форсунки имеют несколько невзаимозаменяемых модификаций.
клапанных зонах впускного коллектора для каждого цилиндра в отдельности.
По конструкции закрытые форсунки могут различаться устройством запорного клапана и способом крепления в литом корпусе впускного коллектора. По типу запорного устройства различаются форсунки со сферическим, дисковым и штифтовым клапаном; по способу крепления - вставные и резьбовые.
Рис. 1. Форсунки Bosch EV6 и EV14
Почти все форсунки впрыска бензина содержат внутри корпуса мелкосетчатый фильтр тонкой очистки топлива, который часто является причиной нарушения работоспособности форсунки. Следует также заметить, что современные форсунки впрыска бензина неразборные и ремонту с демонтажом на детали не подлежат.
Гидромеханические форсунки (ГМ-форсунки) (рис. 2) бывают открытого и закрытого типов. Первый тип ГМ-форсунок представляет собой жиклерные форсунки и в современных системах впрыска бензина не используется. ГМ-форсунки закрытого типа предназначены для применения в механических системах непрерывного распределенного по цилиндрам впрыска топлива. Такие форсунки не имеют электрического управления. Они открываются под напором бензина, а закрываются возвратной пружиной. ГМ-форсунки закрытого типа устанавливаются в пред-
Рис. 2. Гидромеханическая форсунка
Закрытые ГМ-форсунки в дозировании топлива участия не принимают. Их главная функция - распылять бензин на горячие впускные клапаны двигателя. При этом распыленные частицы бензина переходят в парообразное состояние, а впускной клапан охлаждается. Чтобы не было соприкосновения струи бензина со стенками предклапанной зоны впускного коллектора, бензин распыляется с углом раскрытия не более 35о, а форсунка по отношению к клапану устанавливается по строго заданной геометрии.
Электромагнитные форсунки применяются в современных системах впрыска бензина в качестве клапанных рабочих и пусковых форсунок (для систем распределенного по цилиндрам впрыска с электронным управлением), а также в качестве центральных форсунок впрыска (в системах питания с моновпрыском).
Электромагнитные форсунки (рис. 3) состоят в основном из корпуса 9 с электрическим 8 и гидравлическим 1 соединительными разъемами; обмотки электромагнита 4; подвижного игольчатого клапана 6 с
Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательных аппаратов
якорем соленоида и запорным сферическим элементом; седла 10 клапана с распылительной пластиной (с отверстием) 7 для впрыскивания топлива; пружины 5.
Рис. 3. Конструкция форсунки Bosch EV6
При электронном управлении форсунками точность дозирования впрыснутого бензина значительно повышается. Это становится возможным потому, что давление внутри ЭМ-форсунки поддерживается постоянным и количество впрыснутого топлива определяется только временем открытого состояния форсунки.
Распыление топлива осуществляется через одно или несколько отверстий в распылительной пластине. С помощью этих отверстий достигается точное постоянство впрыскиваемого количества топлива. Форма струи топлива зависит от расположения и числа этих отверстий.
Для лучшего распыления топлива разработан вариант форсунки Bosch EV6 с воздушным кожухом. Наряду с применяемыми сегодня распылительными пластинами, располагающими до четырех отверстий для впрыскивания топлива, будут использоваться пластины с десятью или двенадцатью отверстиями. Эти форсунки создают очень тонко распыленное облако топлива.
Совершенствование форсунок привело, например, к появлению новой модели Bosch EV14 (см. рис. 1), которая сконструирована на базе модели EV6. Новая
форсунка стала еще компактнее, что позволяет интегрировать ее в топливную рейку.
Ведутся исследования в направлении поиска принципиально новых способов впрыска бензина с помощью форсунок. Испытаны так называемые магнитоэлектрические форсунки, которые отличаются высоким быстродействием (0,5 мс), так как работают с принудительным высокочастотным переключением полярности магнитного поля в соленоиде.
Перспективными считаются также форсунки закрытого типа с дополнительным электромагнитным управлением (электрогидравлические).
В системах впрыска бензина в камеру используется насос-форсунка (рис. 4) закрытого типа с плунжерным насосом высокого давления, который приводится в действие от кулачка распредвала. Насос-форсунка оснащен сливным каналом с быстродействующим электрогидравлическим клапаном. Комбинация «плунжерный насос, закрытая гидромеханическая форсунка, электроуправляемый от электронной автоматики сливной канал» дает возможность реализовать так называемый послойный впрыск бензина непосредственно в камеру сгорания ДВС. Это обеспечивает значительную экономию топлива за счет работы двигателя на очень бедных ТВ-смесях (а = 2,0), а также повышает ряд его эксплуатационных показателей.
Рис. 4. Насос-форсунка Bosch
Начиная с 2000 г. такие форсунки стали устанавливаться в двигателях TD4 экспериментальных легковых автомобилей фирмы Toyota (Япония).
S. S. Kayukov
Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolyov (National Research University), Russia, Samara
PETROL INJECTORS IN MODERN ICE
The article describes the main types of fuel injectors used on today's gasoline internal combustion engine, giving examples of the most promising designs.
© Каюков С. С., 2011
