Пьезоэлектрическая форсунка

Самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива, является пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка). Форсунка устанавливается на дизельных двигателях, оборудованных системой впрыска Common Rail.

Преимуществами пьезофорсунки являются быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла, а также точная дозировка впрыскиваемого топлива.

Это стало возможным благодаря использованиюпьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении длины пьезокристалла под действием напряжения. Конструкция пьезоэлектрической форсунки включает пьезоэлемент, толкатель, переключающий клапан и иглу, помещенные в корпусе.

В работе пьезофорсунки, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В исходном положении игла посажена на седло за счет высокого давления топлива. При подаче электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя. Открывается переключающий клапан, топливо поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы падает. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива.

Количество впрыскиваемого топлива определяется:

· длительностью воздействия на пьезоэлемент;

· давлением топлива в топливной рампе.

Комбинированная система впрыска

Несмотря на все преимущества, бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива при определенных режимах работы характеризуется значительным содержанием твердых частиц (сажи) в отработавших газах. Их содержание может превышать выбросы аналогичного по объему дизельного двигателя.

С целью уменьшения выбросов вредных веществ, выполнения требований норм Евро-6 концерн Volkswagen разработал комбинированную систему впрыска, объединяющую систему непосредственного впрыска и систему распределенного впрыска на одном двигателе. Блок управления двигателем в зависимости от режимов работы активизирует одну из систем впрыска, чем достигается существенное снижение выбросов частиц сажи и углекислого газа.

В настоящее время комбинированный впрыск реализован на двигателях TFSI объемом 1,8 и 2,0 литра.

Конструкция комбинированной системы впрыска включает элементы системы непосредственного впрыска (форсунки, топливную рампу высокого давления), системы распределенного впрыска (форсунки, топливную рампу низкого давления),топливный насос высокого давления, обеспечивающий питание обеих систем.

Форсунки системы непосредственного впрыска установлены непосредственно в камерах сгорания цилиндров. Топливная рампа высокого давления поддерживает давление 20 МПа. Форсунки системы распределенного впрыска установлены в каналах впускного коллектора перед впускными клапанами.

Работа комбинированной системы впрыска осуществляется в зависимости от нагрузки на двигатель. При запуске двигателя, его прогреве, а также при работе с максимальной нагрузкой активизируется система непосредственного впрыска. При этом на разных режимах производится разное количество впрысков топлива: при запуске – три впрыска на такте сжатия; на холодном двигателе – один впрыск на такте впуска; при прогреве двигателя и движении с максимальной нагрузкой – два впрыска, один на такте впуска, другой на такте сжатия.

Система распределенного впрыска подключается при частичной нагрузке двигателя. Данный режим работы характерен в основном для городского движения, которое сопровождается частыми остановками и стартами автомобиля. При работе в режиме распределенного впрыска комбинированная система периодически задействует форсунки непосредственного впрыска для предотвращения их засорения.

Оптимизация режимов впрыска топлива в соответствии с режимами работы двигателя позволяет достичь минимального выброса сажевых частиц в атмосферу с отработавшими газами. Необходимо отметить, что при выходе из строя одной из систем впрыска двигатель продолжает работать в аварийном режиме, а автомобиль имеет возможность двигаться