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.