Насос форсунка пъезо - Дизелист - Дизельный двигатель

Москва, ул. Угрешская д2

Общая информация о дизеле

Предложения дизелиста

Каталоги

Искать по дизелю

Насос-форсунка (пьезо и электро)

"победном шествии" систем непосредственного впрыска топлива говорить не будем - наговорились.Поговорим о небольшой конкретике: о насосе-форсунке, которые уже успешно применяет не только фирма Mitsubishi, но и BOSCH. Для наглядности посмотрим на фото:

Здесь показаны насос-форсунки разных поколений, если так можно сказать. Слева - "вчерашний день", это насос-форсунка с электромагнитным клапаном. Справа "день сегодняшний", насос-форсунка с пьезоэлектрическим клапаном модели PPD 1/1.

Именно о ней и поговорим. Но для начала приведем сравнительные характеристики этих двух типов форсунок, откуда станет понятным причина перехода на насос-форсунки нового поколения.

За счет применения композитных материалов и уменьшения размеров плунжера повышено быстродействие и точность работы: диаметр плунжера в НФ ( насос-форсунке) с электромагнитным клапаном=8мм, а в НФ с пьезоэлектрическим клапаном диаметр плунжера намного меньше и равняется 6.35мм.

Но не это главное, другое: быстродействие пьезоэлектрического клапана в 3 - 5 раз превосходит быстродействие клапана с электромагнитным управлением.

Как мы знаем, система управления таких насос-форсунок может предусматривать несколько так называемых "дополнительных впрысков". Так вот, НФ электромагнитного типа может осуществлять их до 2 едениц.

НФ пьезоэлектрического типа - тоже, но с таким приятным "нюансиком" - время и количество дополнительных впрысков топлива может варироваться как по числу, так и по времени:

,- то есть, система управления теперь может управлять и количествами дополнительного впрыска топлива и временем между ними, в зависимости от условий работы двигателя. Если по условиям работы требуется после основного впрыска сделать только один дополнительный впрыск - так и делается. Если больше - это тоже в силах системы управления. Кроме того, если по тем же условиям работы требуется сократить или удлиннить временной разрыв между дополнительными впрысками - система управления способна это осуществить.

Насос-форсунка электромагнитного типа в силу своих конструктивных особенностей практически не способна изменить объем топлива для "пилотного" впрыска , он равняется приблизительно от 1 до 3 мм3. Насос-форсунка пьезоэлектрического типа стала "умнее", и в зависимости от требуемых условий может менять объем "пилотного"впрыска, правда, с одним только ограничением - минимальный объем может составлять не менее 0.5 мм3.

Кроме того, если НФ электромагнитного типа может осуществлять только один "пилотный" впрыск, то НФ пьезоэлектрического типа в зависимости от условий работы может делать их до 2 едениц, и притом - изменяемых по времени и объему.

Точность и, значит, качество работы определяется еще и условиями управления подачей топлива. НФ электромагнитного типа для этого использует гидромеханику, при помощи компенсанционного поршня, а НФ пьезоэлектрического типа использует электронное управление посредством пьезоэлектрического клапана.

Ну вот, теперь мы подошли к самой конкретике - к самому пьезоэлектрическому клапану.

Греческий язык нам подсказывает, что слово "пьезо" означает "давить, давлю". Обычно пьезоэлементы применяются в датчиках давления.

При воздействии давления на обкладках пьезоэлемента появляется разность потенциалов, которую можно измерить и использовать при дальнейших расчетах. В нашем же случае применяется так называемый "обратный пьезоэффект", когда при приложении напряжения к пьезоэлементу изменяются его геометрические размеры:

(металические обкладки на рисунке не показаны)

При отсутствии напряжения пьезоэлемент имеет один геометрический размер, при подаче на него напряжения - другой.

Приращение (изменение) длины пьезоэлемента прямо пропорционально прилагаемому напряжению:

Разбирающийся в электронике человек сразу же задаст такой вопрос: - Уважаемый, а насколько произойдет приращение длины пьезоэлемента при подаче на него напряжения? Хватит ли этого приращения для управления чем-либо? И хитро так улыбнется. Все правильно, не хватит. Толщина одного элемента пьезопривода приблизительно равняется 0.08мм, а приращение составит всего около 0.11 - 0.16%. Этого мало. И поэтому, например, что бы получить перемещение около 0.05мм требуется делать "наборный блок" из пьезоэлементов. Такие блоки получили название PIEZO-STACK, где отдельные пьезоэлементы разделены между собой металическими прокладками, служащими для подвода к ним напряжения.

Но и этого - мало! "Рабочий" ход пьезопривода приблизительно равняется 0.05мм. Нам же по техническим условиям нужно иметь ход перемещения около 0.09 - 1.1мм. Для "выравнивания" этого несоответствия и был придуман так называемый рычажной мультипликатор со специально подобранным передаточным отношением. Все, теперь "механическая" задача решена, дело осталось за малым: создать требуемое электронное управление для всего этого придуманного.

На фото: насос-форсунка с пьезоприводом (стрелка).

Реклама на сайте

"Дизель Маркет" - Запчасти двигателей: поршни, кольца, вкладыши, прокладки, распылители, свечи, плунжерные пары, ТНВД

AUTOWELT - запчасти двигателей японских и европейских автомобилей

DENSODIESEL - центральный дистрибьютор DENSO по системам дизельного впрыска в России

Материалы: http://dizelist.ru/index.php/toplivnaya-apparatura/12-forsunki-a-nasos-forsunki-/171-nasos-forsunka-pezo

О "победном шествии" систем непосредственного впрыска топлива говорить не будем - наговорились.

Поговорим о небольшой конкретике: о насосе-форсунке, которые уже успешно применяет не только фирма Mitsubishi , но и BOSCH .

Для наглядности посмотрим на фото:

Здесь показаны насос-форсунки разных поколений, если так можно сказать.

Слева - "вчерашний день", это насос-форсунка с электромагнитным клапаном.

Справа "день сегодняшний", насос-форсунка с пьезоэлектрическим клапаном модели PPD 1/1 .

Именно о ней и поговорим.

Но для начала приведем сравнительные характеристики этих двух типов форсунок, откуда станет понятным причина перехода на насос-форсунки нового поколения.

За счет применения композитных материалов и уменьшения размеров плунжера повышено быстродействие и точность работы: диаметр плунжера в НФ ( насос-форсунке) с электромагнитным клапаном=8мм, а в НФ с пьезоэлектрическим клапаном диаметр плунжера намного меньше и равняется 6.35мм.

Но не это главное, другое: быстродействие пьезоэлектрического клапана в 3 - 5 раз превосходит быстродействие клапана с электромагнитным управлением.

Как мы знаем, система управления таких насос-форсунок может предусматривать несколько так называемых "дополнительных впрысков". Так вот, НФ электромагнитного типа может осуществлять их до 2 едениц.

НФ пьезоэлектрического типа - тоже, но с таким приятным "нюансиком" - время и количество дополнительных впрысков топлива может варироваться как по числу, так и по времени:

,- то есть, система управления теперь может управлять и количествами дополнительного впрыска топлива и временем между ними, в зависимости от условий работы двигателя.

Если по условиям работы требуется после основного впрыска сделать только один дополнительный впрыск - так и делается. Если больше - это тоже в силах системы управления.

Кроме того, если по тем же условиям работы требуется сократить или удлиннить временной разрыв между дополнительными впрысками - система управления способна это осуществить.

Насос-форсунка электромагнитного типа в силу своих конструктивных особенностей практически не способна изменить объем топлива для "пилотного" впрыска , он равняется приблизительно от 1 до 3 мм3.

Насос-форсунка пьезоэлектрического типа стала "умнее", и в зависимости от требуемых условий может менять объем "пилотного"впрыска, правда, с одним только ограничением - минимальный объем может составлять не менее 0.5 мм3.

Кроме того, если НФ электромагнитного типа может осуществлять только один "пилотный" впрыск, то НФ пьезоэлектрического типа в зависимости от условий работы может делать их до 2 едениц, и притом - изменяемых по времени и объему.

Точность и, значит, качество работы определяется еще и условиями управления подачей топлива.

НФ электромагнитного типа для этого использует гидромеханику, при помощи компенсанционного поршня, а НФ пьезоэлектрического типа использует электронное управление посредством пьезоэлектрического клапана.

Ну вот, теперь мы подошли к самой конкретике - к самому пьезоэлектрическому клапану.

Греческий язык нам подсказывает, что слово "пьезо" означает "давить, давлю".

Обычно пьезоэлементы применяются в датчиках давления.

При воздействии давления на обкладках пьезоэлемента появляется разность потенциалов, которую можно измерить и использовать при дальнейших расчетах.

В нашем же случае применяется так называемый "обратный пьезоэффект", когда при приложении напряжения к пьезоэлементу изменяются его геометрические размеры:

(металические обкладки на рисунке не показаны)

При отсутствии напряжения пьезоэлемент имеет один геометрический размер, при подаче на него напряжения - другой.

Разбирающийся в электронике человек сразу же задаст такой вопрос:

- Уважаемый, а насколько произойдет приращение длины пьезоэлемента при подаче на него напряжения? Хватит ли этого приращения для управления чем-либо?

И хитро так улыбнется.

Все правильно, не хватит.

Толщина одного элемента пьезопривода приблизительно равняется 0.08мм, а приращение составит всего около 0.11 - 0.16%.

И поэтому, например, что бы получить перемещение около 0.05мм требуется делать "наборный блок" из пьезоэлементов.

Такие блоки получили название PIEZO-STACK , где отдельные пьезоэлементы разделены между собой металическими прокладками, служащими для подвода к ним напряжения.

Но и этого - мало!

"Рабочий" ход пьезопривода приблизительно равняется 0.05мм.

Нам же по техническим условиям нужно иметь ход перемещения около 0.09 - 1.1мм.

Для "выравнивания" этого несоответствия и был придуман так называемый рычажной мультипликатор со специально подобранным передаточным отношением.

Все, теперь "механическая" задача решена, дело осталось за малым: создать требуемое электронное управление для всего этого придуманного.

На фото: насос-форсунка с пьезоприводом (стрелка).

• низкие цены от издателя

• оперативная доставка в любой регион

(почта, пункты выдачи, курьером)

• оплата при получении

Новинки компании Легион-Автодата:

8-800-707-90-37 (пн-пт, 9-18, звонок из РФ бесплатный, в том числе и с мобильного телефона)

Материалы: http://autodata.ru/article/all/nasos_forsunka_pezo/

Впервые форсунки с пьезоэлектрическим приводом появились в конструкции системы аккумуляторного впрыска Common Rail дизельных двигателей. В отличие от широко использующихся соленоидов форсунки нового поколения отличаются предельно быстрым откликом. Использование пьезоэлектрических форсунок позволяет производить впрыск топлива многократно в течении одного цикла, за счет рекордного быстродействия. В дальнейшем принцип был с успехом применен в системах непосредственного впрыска.

Система аккумуляторного впрыска Common Rail была разработана в середине девяностых специалистами японской корпорации DENSO. Первоначально планировалось использовать новую технологию впрыска на дизелях грузовых автомобилей, но она оказалась столь успешной, что с 1995 года DENSO продает лицензию на производство другим производителям.

Открытие пьезоэффекта принадлежит французским физикам братьям Жаку и Пьеру Кюри

Большую роль в усовершенствовании системы сыграла компания Robert Bosch GmbH. Она же стала пионером адаптации системы для бензиновых двигателей.

В системе непосредственного впрыска производства Robert Bosch используются форсунки с пьезоэлектрическим приводом. Хорошим примером может служить двигатель Mercedes-Benz M278. На этом восьмицилиндровом двигателе, который устанавливается в Mercedes-Benz S-Class S500 с 2011 года применение пьезоэлектрических форсунок позволило добиться такой экономичности, что в США автомобиль перестал попадать под действие так называемого "Gas Guzzler Tax", закона, по которому автомобили с двигателями большого объема облагаются дополнительным налогом по принципу повышенного расхода топлива. При этом фактический рабочий объем двигателя S-Class S500 не изменился.

Действие управляющего клапана форсунки основано на широко известном пьезоэлектрическом эффекте, который применяется, к примеру, в конструкции газовых зажигалок. Кнопка, на которую человек с усилием нажимает пальцем, деформирует рабочий элемент из специального материала - диэлектрика. Деформация способствует возникновению заряда, который используется для воспламенения газа.

Помимо топливных форсунок пьезоэффект применяется в конструкции датчика детонации и датчика абсолютного давления во впуске (MAP)

В пьезоэлектрических форсунках используется так называемый обратный пьезоэлектрический эффект. На диэлектрик подается напряжение, что способствует деформации материала. С диэлектриком сопряжен шток клапана, который поднимается, когда на форсунку подается ток.

Управление фазами впрыска

Применение пьзоэлектрического клапана позволило почти в 4 раза увеличить быстродействие форсунки по сравнению с электромагнитным клапаном (соленоидом). Наиболее точно разделить фазы впрыска удалось за счет того, что высокая скорость отклика способствует полному открыванию и запиранию клапана за короткое время. Та же особенность позволила с высокой точностью изменять продолжительность открытия управляющего клапана форсунки.

Переменное давление впрыска

Зачастую при послойном впрыске, подразумевающем многократное открытие форсунок, для каждой фазы требуется не только разная продолжительность, но и давление. Скажем для первичной, "запальной" фазы давление должно быть минимальным, а для подачи рабочей дозы требуется очень высокое давление. Применение пьезоэлектрической форсунки дало возможность изменять давление впрыска в широких пределах, приблизительно от 130 до 2200 бар.

Снижение шума при работе двигателя

Шум при работе мотора на холостом ходу вызван резкими перепадами давления топлива в форсунках, а также возникающих при этом вибрациях, отражающихся на элементах двигателя. Новые форсунки, благодаря быстродействию пьезоклапана, позволяют заметно понизить уровень шума. При разработке пьезоэлектрической форсунки был уменьшен диаметр ее плунжера, что позволило снизить механический шум возникающий при ее работе.

Высокий КПД насос-форсунки объясняется уменьшением электрической мощности, необходимой для работы клапана. За счет снижения объема топлива, необходимого для впрыска, удалось довести диаметр плунжера форсунки до 6,35 мм без потери интенсивности его подачи.

Особенность пьезопривода заключается в том, что его рабочий элемент сжимается всего на 0,04 мм, а для полного открытия иглы клапана необходимо минимум 0,1 мм. Для решения данной проблемы между иглой клапана и пьезоприводом монтируется рычажный мультипликатор, имеющий нужное передаточное отношение. В момент подачи напряжения мультипликатор приводится в действие от нажимной пластины, обеспечивая передвижение иглы на необходимые 0,1 мм.

Пружина - важная часть конструкции пьезоэлектрической форсунки. В специально предусмотренной полости находится пружина, контролирующая посадку иглы распылителя в седло. Пружина выполняет и еще одну ответственную функцию - предотвращает чересчур раннее открытие форсунки при впрыске топлива в самой первой фазе (в конце такта сжатия). Сгогласно принципу послойного впрыска для разных фаз требуются разное усилие давления на иглу клапана.

Конец каждой фазы впрыска сопровождается удалением из форсунки неиспользованных излишков топлива. На сливе установлен дроссель, снабженный обратным клапаном. Если поток сливаемого топлива ослабевает, то снижается и давление перед дросселем. Обратный клапан закрывается для сохранения давления в области расположения иглы для очередной фазы впрыска.

Использование в двигателях такого прецизионного механизма, как пьезоэлектрическая форсунка, позволяет достичь вершин быстродействия. По той же самой причине в топливе, которое используется в автомобиле, не должно быть даже мельчайших примесей. При попадании грязи форсунки выходят из строя практически мгновенно. Стоимость пьезоэлектрических форсунок колеблется в пределах от 10 до 15 тысяч рублей, а ремонт обойдется приблизительно в половину указанной суммы.

Материалы: http://blamper.ru/auto/wiki/dvigatel/pezoelektricheskaya-forsunka-5256