Пьезоэлектрическая форсунка дизельного двигателя – это форсунка, принцип работы которой построен на впрыске топлива в цилиндр двигателя за счет кратковременного открытия распылителя форсунки при помощи пьезоэлемента.

 

Пример внешнего вида пьезофорсунки

Как устроена и работает пьезофорсунка?

 

Конструктивно форсунка состоит из корпуса, в нижней части которого расположен распылитель, открываемый и закрываемый иглой, и управляющего клапана над иглой, который, в свою очередь, открывается и закрывается при помощи пьезоэлемента. Игла распылителя и поршень управляющего клапана подпружинены: пружина иглы прижимает ее в распылитель, держа форсунку нормально закрытой, а пружина поршня обеспечивает нормально закрытое положение управляющего клапана. При этом в корпусе есть два топливных канала, которые подведены к верхней части иглы (создаваемое здесь давление прижимает иглу к седлу распылителя и тем самым держит форсунку закрытой) и непосредственно к распылителю в нижней части иглы (создаваемое здесь давление поднимает вверх иглу и тем самым открывает форсунку при срабатывании пьезоэлемента и открытии управляющего клапана). Еще один топливный канал открывается управляющим клапаном и предназначен для слива топлива обратно в топливную магистраль и соответствующего снижения давления при открытии клапана.

 

Схема внутреннего устройства пьезофорсунки

 

В отличие от электромагнитной форсунки, в пьезоэлектрической используется другой управляющий элемент – пьезоэлектрический. Это стержень, состоящий из многослойного материала, представляющего собой объединенные кристаллы из особого материала, способного изменять свой размер при подаче на них электрического тока. За счет того, что пьезоэлемент состоит из множества пластинчатых кристаллов, каждый из которых расширяется при подаче напряжения, удается достичь требуемого показателя общего расширения пьезоэлемента, который составляет около 0,1 миллиметра.

Это расширение на 0,1 миллиметра происходит за 0,1 миллисекунды – то есть, управляющий пьезоэлемент работает примерно в пять раз быстрее, чем электромагнит в электромагнитной форсунке. Именно поэтому пьезоэлектрические форсунки стали новым шагом развития в технологии конструирования форсунок, позволяя гибко управлять впрыском и осуществлять за один рабочий такт не два-три цикла впрыска топлива в цилиндр, как в случае с электромагнитной форсункой, а 4-7.

Общий принцип работы форсунки таков: в закрытом положении управляющий клапан закрыт и давление на иглу распылителя в верхней и в нижней ее части одинаково, и за счт этого и усилия пружины игра перекрывает каналы распылителя, держа форсунку закрытой. При необходимости впрыска топлива на пьезоэлемент подается напряжение, и он расширяется, воздействуя на плунжер управляющего клапана и тем самым открывая его. Через открытый клапан топливо идет вверх, в канал возврата топлива в топливную магистраль, и за счет этого давление над иглой падает, и давление в канале в ее нижней части «выдавливает» ее вверх, открывая отверстия распылителя. По завершении цикла впрыска подача напряжения на пьезоэлемент прекращается, он сокращается, и управляющий клапан закрывается, выравнивая давление топлива над иглой и под ней, и пружина вновь прижимает ее к распылителю, прекращая впрыск топлива.

 

 

Каковы типовые неисправности пьезофорсунок?

 

Типовые неисправности электромагнитных форсунок практически те же, что и у их предшественниц, электромагнитных форсунок, и связаны с несколькими основными причинами: это механический износ, коррозия управляющих элементов из-за некачественного топлива и засорение механических элементов форсунки твердыми примесями плохо отфильтрованного или низкокачественного топлива.

Механический износ – наиболее очевидная и вместе с тем не самая распространенная причина неисправностей. Гораздо чаще они вызваны, к примеру, коррозией. Коррозия может повредить разные элементы форсунки: так, слой окислов на седле управляющего клапана приводит к его неполному закрытию и, как следствие, увеличению топлива, идущего в линию возврата в топливную магистраль. Из-за этой утечки в верхней части иглы не создается достаточное давление, необходимое для полного и плотного закрытия ей распылителя, и форсунка начинает «течь». Косвенным признаком «переливающей» форсунки может быть дым из выхлопной трубы.

Коррозия распылителя также вполне вероятна – в таком случае даже при нормальном прижиме иглы будет наблюдаться ее неплотное прилегание и соответствующая утечка. В этом случае мотор может «дымить» на холостых оборотах.

 

Коррозия элементов форсунки

 

Засорение форсунки твердыми частицами, оседающими внутри, тоже случается нередко. Помимо вполне очевидного засорения топливных каналов или закоксовывания отверстий распылителя, приводящего к недостатку подачи топлива, мусор может, к примеру, скапливаться и на управляющем клапане, вызывая его «залипание» в открытом состоянии и неконтролируемую подачу топлива в цилиндр.

Помимо механических проблем, пьезоэлектрическая форсунка может быть подвержена и электрическим – к примеру, замыкание пьезоэлемента. В этом случае он может не срабатывать, вызывая «пропуски зажигания» из-за отсутствия срабатывания управляющего клапана и, соответственно, впрыска топлива в цилиндр, а в случае, если двигатель не заведен, могут наблюдаться проблемы с его запуском.

KnowCar - понятная энциклопедия по устройству автомобилей, где сложное описано простым языком, с иллюстрациями и видео, а статьи рассортированы по разделам. Энциклопедия в процессе наполнения. Если есть вопросы или предложения, свяжитесь с командой. Все контактные данные - внизу сайта.