Пьезоэлектрическая форсунка: устройство, принцип работы и проверка на стенде

В этой статье мы поговорим о таких важных аспектах, связанных с пьезоэлектрическими форсунками, как:
Немного о самих пьезоэлектрических форсунках. Пьезофорсунка или пьезоэлектрическая форсунка преподносится нам производителями инжекторов как уникальный механизм, за счёт которого происходит подача топлива в автомобиле. Главными её плюсами называют высокую точность дозирования топлива и скорость срабатывания. Благодаря этому инжектор обеспечивает многократный впрыск топлива во время прохождения одного рабочего цикла. 

Устройство пьезоэлектрической форсунки

Устройство пьезоэлектрической форсунки наглядно изображено на картинке и включает в себя следующие элементы:

Теоретически можно выделить три основных блока пьезофорсунки:

1. Исполнительный;
2. Гидравлический; 
3. Управляющий. 

Сверху находится пьезоэлемент. В середине расположены гидравлический цилиндр и переключающий клапан. А внизу находятся распылитель и дроссельная пластинка.
Далее изучим данные элементы подробнее.
 
Пьезоэлемент по своей сути это пьезокристалл, состоящий из соединённых пластин из керамики. 
Импульс электричества подаётся на него, что приводит к расширению на 80 микрометров за 0,1 миллисекунды.
Для повышения его результативности в его состав включают также цирконий и палладий. 
Любопытно, что энергия расходуется исключительно при включении напряжения, зато после его выключения она регенерируется. 

Гидравлический цилиндр находится внутри амортизирующей пружины. 
В его корпусе находятся взаимозависимые поршни, расстояние между которыми заполнено бензином с давлением 10 бар. 
Бензин играет здесь амортизирующую роль, а сам цилиндр связывает пьезоэлемент и клапан переключения.
 
Клапан переключения отвечает за переход из области низкого в область высокого давления и обратно. 
Метод работы распылителя подобен методу в электромагнитном инжекторе – бензин под высоким давлением подаётся одномоментн7о с разных концов иглы, что удерживает инжектор в закрытом состоянии.
Над ним находится дроссельная пластина, содержащая отверстия, через которые осущеcтвляется движение бензина между каналом высокого давления, распылителем и каналом переключения.

Принцип работы пьезоэлектрической форсунки

В пьезоэлектрической форсунке, как и в обычном инжекторе, применяется принцип гидравлики. 
В закрытом состоянии распылителя игла остается посаженой на седло под действием высокого давления. 
Электрический сигнал попадает с блока управления на пьезоэлемент, в результате чего растёт его длинна, открывая переключающий переключения. 
Когда бензин уходит в обратку, происходит падение давления выше иглы, и в результате этого она поднимается снизу, осуществляя подачу бензина.
Количество подаваемого бензина зависит от длительности сигнала и его давления в топливной рампе.
Пьезоэлектрические распылители работают по принципу электромагнитных, отличие в том, что в роли подвижной сердцевины выступает пьезоэлемент. 
 
Скорость срабатывания пьезоинжектора в несколько раз выше, чем у электромагнитных инжекторов. 
Небольшое время включения пьезоинжектора позволяет эффективно управлять каждым этапом  подачи топлива. 
За счет предварительного впрыска бензина перед основным циклом достигается повышение давления и температуры в камере сгорания и снижается задержка воспламенения основного впрыска. Это положительным образом влияет на степень загрязнённости выхлопа автомобиля.

 

Преимущества пьезофорсунок

Среди основных преимуществ пьезоэлектрических форсунок можно подчеркнуть следующие:

• Высокая скорость срабатывания;
• Высокая частота срабатывания;
• Количество впрысков за один рабочий цикл форсунки;
• Высокая точность дозирования топлива;
• Уменьшение уровня шума мотора;
• Повышение экологичности за счет снижения загрязнённости выхлопных газов.

Причины и следствия  неправильной работы пьезоэлектрических форсунок

Особенности устройства в случае их неисправности проявляются в следующих возможных проблемах автомобиля:

• автомобиль глохнет при нагрузке или на холостом ходу;
• троение двигателя;
• потеря тяги;
• образование тёмного дыма при нагрузке.

Описанные выше следствия могут появляться по различным причинам,  но зачастую основная причина заключается в несправных инжекторах.
При выявлении вышеуказанных симптомов рекомендуется пройти соответствующую диагностику работы топливной системы и конкретно форсунок.

Признаки неправильной работы пьезофорсунок	Следствия	Возможная причина неисправности пьезофорсуноки
Двигатель останавливает работу при нагрузке или на холостом ходу	Инжектор не держит давления	Повреждение клапана переключения, Разгерметизация сливной системы
Двигатель троит и теряет тягу	Выход из строя инжектора или пьезоэлемента	Закрытый клин Недостаточная емкость пьезоэлемента (или слабое сопротивление)
Двигатель не заводится или останавливает работу через короткое время	Замыкание инжектора на массу	Нарушен слой изоляции пьезоэлемента

Проверка пьезофорсунок

Проверка пьезофорсунок достаточно сложный процесс и требует наличия не только сложного специального оборудования, но и квалифицированного персонала владеющего необходимыми навыками. Пьезоэлектрические инжекторы очень чувствительны к качеству бензина, при отсутствии которого в них достаточно быстро возникают различные вышеописанные нарушения.
Проверить пьезофорсунки вы сможете в нашей мастерской по низким ценам.
Для этой цели мы используем Стенд для проверки форсунок высокого давления Carbon Zapp GD1R.

Проверка пьезофорсунок с предварительной внешней ультразвуковой очисткой  стоит у нас 700 руб. за 1 шт.
Стоимость новых оригинальных инжекторов, такаих производителей как Bosch, Delphi, Denso и Siemens. достаточно высока и в зависимости от модели составляет от 10 000 до 40 000 рублей. 
Поэтому предварительная проверка пьезофорсунок, позволит сэкономить значительные средства на покупке новых.

Полезные статьи на тему о пьезофорсунках

Подробнее о ценах на услуги нашей мастерской-тут.
Подробнее о стенде для проверки пьезофорсунок-тут.