Главная | Обратная связь

Электромагнитные форсунки

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).

На рис. 22.1, г показана модель электромагнит­ной форсунки впрыска в упрощенном виде. Как вид­но из чертежа, электромагнитная форсунка (ЭМ-форсунка) отличается от закрытой гидромеханической (см. рис. 22.3) тем, что шток запирающего элемента клапана (внутренний подвижный стержень 3 на рис. 22.1) помещен в катушку 11 электромагнитного соленоида. Таким образом, стержень 3, который выполняется из магнитомягкого материала, и катушка 11 соленоида с магнитопроводом 12 образуют элек­тромагнит с подвижным стержнем внутри катушки. Теперь запирающий клапан форсунки может открываться не под воздействием давления топлива (как вГМ-форсунке), а под воздействием электрического тока, протекающего по катушке. Закрытие клапана в ЭМ-форсунке, как и в ГМ-форсунке, реализуется воз­вратной пружиной 10. Форсунки, имеющие принуди­тельное электромагнитное управление запорным кла­паном, позволяют создавать системы впрыска бен­зина с управлением от электронной автоматики (от ЭБУ). При этом ЭМ-форсунки не только распыляют топливо в нужном месте впускного коллектора, но и дозируют его количество при впрыске.

При подаче напряжения U_ф на обмотку 11 (см. рис. 22.1), кото­рая имеет омическое сопротивление R_ф, по ней на­чинает протекать ток I_ф = U_Ф/R_Ф. Если намагничива­ющая сила J_s магнитного поля соленоида с числом витков W_s в катушке (J_s = I_ф W_s) превысит силу F_n уп­ругости возвратной пружины 10, то запорный клапан форсунки откроется. При этом фор­сунка сработает на впрыск бензина, так как он нахо­дится в полости 6 (см. рис. 22.1) форсунки под опре­деленным внутренним давлением Р_ф. Впрыск будет происходить до тех пор, пока форсунка открыта, т.е. до тех пор, пока по обмотке 11 соленоида протекает ток I_ф, достаточный для удержания ферромагнитного стержня во втянутом в катушку соленоида состоя­нии.

Современные ЭМ-форсунки способны надежно срабатывать со скважностью* S = 0,5 и при этом ус­тойчиво (управляемо) удерживать открытое состоя­ние в течение 2...2,5 мс. Разброс этого параметра в конкретном типоразмерном ряде форсунок не более ±5%. Такой быстроте срабатывания ЭМ-форсунки от­вечает частота возвратно-поступательного движе­ния подвижного стержня электромагнита форсунки в 200...250 с^-1. Это является пределом возможного для данного типа электроуправляемых форсунок.

При применении ЭМ-форсунок в качестве клапан­ных рабочее давление P_s в системе впрыска может быть понижено с 6,5 бар (в механических системах) до 4,8...5 бар, что повышает надежность работы электробензонасоса и понижает вероятность проте­чек топлива в уплотнительных соединениях бензомагистралей.

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.

Основными параметрами ЭМ-форсунки являются:

1.Постоянное рабочее давление в полости фор­сунки (РДФ), равное рабочему давлению P_s системы, выраженное в бар.

2.Производительность форсунки (пропускная способность в открытом состоянии — в см³/мин или в г/с при заданном P_s РДС).

3.Минимальное напряжение надежного срабаты­вания форсунки (постоянное напряжение в вольтах).

4.Минимальное время цикловой подачи топлива (минимальное надежно управляемое время продол­жительности открытого состояния форсунки — в мс).

5.Внутреннее омическое сопротивление R_ффор­сунки (сопротивление катушки соленоида — в омах).

На корпусе форсунки набивается цифровой код (см. рис. 22.3, а), по которому в справочном катало­ге можно определить все вышеперечисленные пара­метры. На корпусе выбивается также торговый знак или название фирмы-изготовителя.

О внутреннем омическом сопротивлении Н_ф фор­сунки следует сказать отдельно. Если катушка соле­ноида намотана медным проводом, то получить вели­чину R_ф более 2...3 Ом невозможно (накладывается требование минимизации индуктивности L_s катуш­ки). В таком случае для ограничения величины рабо­чего тока I_ф форсунки последовательно с катушкой соленоида включают дополнительный резистор. При­меняют также обмоточный провод с высоким удель­ным сопротивлением (для катушки соленоида), что исключает необходимость установки дополнительных резисторов. Но в любом случае общий средний ток управления сразу всеми форсунками (или группой форсунок) впрыска на двигателе не должен превы­шать значения 3...5 А. В некоторых случаях на мно­гоцилиндровых двигателях применяют "групповое" управление форсунками. Это когда форсунки объеди­нены в группы, а каждая группа управляется от от­дельного электронного блока. Но наиболее эффек­тивной является система впрыска бензина, в кото­рой каждая рабочая клапанная ЭМ-форсунка управ­ляется независимо от других (последовательный син­хронизированный распределенный по цилиндрам им­пульсный впрыск бензина с управлением от многока­нального ЭБУ впрыском).

По типу запирающего клапана ЭМ-форсунки, как и гидромеханические, подразделяют на три вида:

—форсунки со сферическим профилем запорно­го элемента:

—форсунки с штифтовым клапаном (с конусным или игольчатым запорным стержнем):

—форсунки с дисковым клапаном (с плоским или тарельчатым запорным элементом).

На рис. 22.4 показана конструкция ЭМ-форсунки фирмы BOSCH с подробной деталировкой. Как и все форсунки фирмы BOSCH, эта форсунка прямоточная и с внутренним мелкосетчатым фильтром 1. Соленоидный электромагнит образован катушкой 3 и втяги­вающимся якорем (керном) 5.

 

Устройство форсунки:

1-Сетчатый фильтр
2-Разъём электрический
3-Обмотка
4-Корпус форсунки
5-Магнитопровод иглы клапана
6-Корпус клапана
7-Игла клапана
8-Уплотнительные резиновые кольца
9-Распылитель.

 

 

Выпускаются форсунки с внутренним электричес­ким сопротивлением 2,4 Ом: 12,5 Ом; 16 Ом. Малое сопротивление связано с применением обмоточного провода из меди и с необходимостью иметь малую величину индуктивности L соленоида, которая прямо зависит от числа витков W_c обмотки соленоида.

Низкое сопротивление форсунки увеличивают до­полнительным сопротивлением в 6...8 Ом, что умень­шает потрябляемый ток. Обмотки высокоомной фор­сунки выполнены из провода с большим удельным со­противлением (например, из латуни), что позволяет иметь малое L и большое R.

По производительности П впрыска форсунки под­бирают по типам и мощности тех двигателей, на ко­торые эти форсунки устанавливаются. Производи­тельность форсунки определяется под рабочим дав­лением системы, как количество К_Б бензина, про­шедшего через форсунку за единицу времени t, если она постоянно открыта.

В таблице 22.1 приведены данные ряда электро­магнитных клапанных форсунок иностранного произ­водства.

 

Таблица 22.1

 

№ п/п	Тип форсунки	R (Ом)	КБ	t	П, г/сек
1.	ФРГ BOSCH		133±4 см3	мин	1,66 г/сек Audi A-4
2.	ФРГ BOSCH	2,4	236±7 см3	мин	2,95 г/сек Mercedes 500
3.	США MT P/N 523136 Multac	12,2	1,92 г	сек	1,92 г/сек Ford Scorpio