Конструкция и принцип работы

Форсунка высокого давления (рис. 7) со­стоит из следующих деталей:

• Корпус форсунки 5;

• Седло клапана 7;

• Игла распылителя 6 с якорем электро­магнита;

• Пружина 3;

• Электромагнит 4.

Когда через обмотку катушки электромаг­нита проходит электрический ток, в ней создаётся магнитное поле, под действием которого игла распылителя, преодолевая сопротивление пружины, поднимается с седла и открывает сопловое отверстие 8 форсунки. В результате топливо впрыски­вается в камеру сгорания под действием перепада давлений между топливным кол­лектором и камерой сгорания. Как только электрический ток отключа­ется, игла распылителя форсунки под дейс­твием пружины снова садится на седло, и впрыск топлива прекращается. Очень быстрое открытие форсунки гаран­тирует постоянную площадь для прохода топлива в течение периода открытия. Сле­довательно, при данном открытом проход­ном сечении количество впрыскиваемого топлива зависит от давления в топливном коллекторе, противодавления в камере сго­рания и длительности периода открытия форсунки. Очень тонкое распыливание топлива достигается благодаря специаль­ной геометрии распылителя на конце фор­сунки.

По сравнению с впрыском топлива во впус­кной коллектор, при непосредственном впрыске бензина топливо поступает в ка­меру сгорания быстрее, обеспечивается более точная форма струи и лучшее обра­зование топливовоздушной смеси.

Технические требования

По сравнению с впрыском топлива во впус­кной коллектор, непосредственный впрыск бензина происходит при более высоком давлении и за более короткое время. На рис. 8 даётся сравнение характеристик впрыска в системах с непосредственным впрыском бензина и впрыском во впускной коллектор. Впрыск топлива во впускной коллектор осуществляется в течение двух оборотов коленчатого вала. При частоте вращения 6000 мин¹ продолжительность впрыска составляет 20 мс, а при непосредс­твенном впрыске бензина продолжитель­ность впрыска значительно меньше. При работе на гомогенной смеси топливо должно впрыскиваться во время такта впуска. Другими словами, процесс впрыска топлива происходит только в течение пол­оборота коленчатого вала. По отношению к той же, как при впрыске топлива во впус­кной коллектор, частоте вращения (6000 мин¹' продолжительность впрыска состав­ляет только 5 мс.

При непосредственном впрыске бензина потребность в топливе на минимальном ре­жиме холостого хода и полном открытии дроссельной заслонки значительно меньше, чем при впрыске топлива во впускной кол­лектор (отношение 1:12). Продолжитель­ность впрыска на минимальном режиме хо­лостого хода равна приблизительно 0,4 мс.

Управление форсункой высокого давления (HDEV)

Для обеспечения определённого и воспро­изводимого процесса впрыска топлива форсунка должна включаться в работу по слож­ной характеристике пускового электричес­кого сигнала (рис. 9). Пусковой цифровой сигнал (а) на включение форсунки подаётся микропроцессором в электронном блоке управления двигателя. Специальный управ­ляющий модуль использует этот сигнал для создания действующего пускового сигнала (Ь), по которому задающий каскад откры­вает форсунку.

Для создания высокого пускового напряже­ния 50.. .90 В используется бустерный (вольтодобавочный) конденсатор, который обес­печивает высокий пусковой ток и, соот­ветственно, очень быстрый подъём иглы распылителя форсунки с седла (с). Как только игла форсунки открывается (макси­мальный ход иглы), для удерживания иглы в открытом положении достаточно неболь­шого пускового тока. При постоянном от­крытом положении форсунки количество впрыскиваемого топлива пропорционально продолжительности впрыска (d). В расчётах продолжительности впрыска учитывается время предварительного на­магничивания перед началом подъёма иглы форсунки.

Рис.8

Количество впрыски­ваемого топлива в функции продолжи­тельности впрыска

Рис. 9

а - Пусковой сигнал b - Токовая характеристика

с - Подъём иглы форсунки d - Количество впрыскиваемого топлива

Процесс сгорания

Процесс сгорания определяется как физи­ко-химический процесс в камере сгорания, протекающий с образованием топливовоздушной смеси и превращением энергии. Потоки воздуха, создаваемые в камере сго­рания, зависят от конкретного процесса сгорания. Для того чтобы получить требу­емое расслоение заряда топливовоздушной смеси, форсунка должна впрыскивать топ­ливо в поток воздуха таким образом, чтобы оно испарялось в определённой зоне. Затем поток воздуха переносит пары топливо воздушной смеси в направлении свечи за­жигания так, чтобы они достигли её в мо­мент зажигания.

В принципе возможны два основных, и разных процесса сгорания.

Рис. 10

а Процесс с на­правленной струёй топлива

b Закрученный поток воздуха с отклоняющими стенками

с Вертикальный воздушный вихрь