Электромагнитная форсунка
Добавлено: 10 июл 2012, 16:48
1. Пролог.
Приведенная ниже картинка, безусловно, далека от идеала. Но за первые 10 минут поиска в Яндексе лучше не нашлось. Тратить большее время я счёл нецелесообразным, поэтому будем пользоваться тем, что есть. Автор картинки часть позиций расставил на малозначащих деталях и, наоборот, на нужные вещи внимания не обратил. Поэтому в тексте я буду ссылать либо на существующую цифру, либо, за неимением, на «вон ту синенькую детальку, между красненькой и серенькой».
Писать буду стараться «по-простому», с минимумом формул (а если получится, то и вовсе без них), ибо теория – это вещь полезная и нужная, но специалисту-практику важнее ассоциативное представление о механизме, с которым он работает. Аминь.
2. Что есть форсунка?
В системах впрыска топлива с электронным управлением электромагнитная форсунка (ЭМФ) является важнейшим исполнительным механизмом (ИМ). Она выдает точное количество топлива в зависимости от команды блока управления (ЭБУ).
Что есть ЭМФ по сути? Электромагнит, соединенный механически с клапаном. При срабатывании электромагнита открывается клапан. Топливо, подаваемое к клапану под давлением, начинает поступать в заклапанное пространство (впускной коллектор, в цилиндр). И поступает до выключения электромагнита. Возвратная пружина закрывает клапан, подача топлива прекращается.
Пока всё просто. На первый взгляд. Прежде чем перейти к взгляду второму, предлагаю рассмотреть конструкцию форсунки подетально, чтобы называть вещи своими именами. В качестве примера возьмём ЭМФ фирмы Bosch EV 1.3 (Э-Фау, кстати, поскольку они немцы).
Начнем с самого интересного: клапанной пары. Интересна она тем, что, благодаря прецизионным технологиям, немцы умудряются делать её герметичной. Игла (серая деталь с цифрами 5 и 7) является одновременно запорным элементом (конусная часть ниже цифры 7) и направляющей (две цилиндрических части с прорезями). Хитрость в том, что сделать 2 цилиндра и конус соосно с микронными допусками не так-то просто. Ответная часть, назовём её корпусом клапана, (зелёненькая, поз. 6) состоит из седла клапана (внутренний конус внизу) и направляющей (цилиндрическое отверстие). Выполнить соосно конус в конце длинной цилиндрической трубы ещё сложнее. Плюс ещё «цилиндричность», «конусность», «овальность», «шероховатость» каждого геометрического элемента. Другие изготовители форсунок пытаются себе облегчить задачу, делая эти части составными (ПЕКАР, например). Соосность обеспечивают при дальнейшей сборке, что проще, но удорожает сборку.
Игла перемещается в корпусе клапана в вертикальном направлении с минимальными боковыми зазорами. Перемещение (ход клапана) строго нормируется и ограничивается упором (на рисунке выглядит серым прямоугольником слева от иглы). На самом деле упор похож на небольшую подковку со шлифованными боковинками. В данном конструктиве клапанная пара изготовлена по схеме «конус-конус». Весьма распространены также варианты «конус-шар», «плоскость-плоскость». Направляющие, запорный элемент и седло клапана выполнены из легированных износостойких сталей или твердых сплавов. Запорный элемент прижимается к седлу пружиной (два ряда чёрненьких точечек).
Переходим к магнитной части. На корпус катушки (серенькая деталь в центре) намотана обмотка 3 (латунь или медь). Катушка «мокрого типа», т.е. в процессе работы омывается проходящим топливом, отводящим тепло. Концы обмотки выведены на внешний разъем (вообще-то поз. 2, но она уехала за край картинки). Катушка вставлена в корпус форсунки (поз.4), являющийся одновременно частью магнитопровода. Сверху магнитопровод замыкается контрполюсом (сиреневая деталь). На иглу напрессован якорь (желтенькая деталь посередине). Все детали магнитопровода выполнены из магнитомягкой электротехнической стали.
Гидравлическая часть. Топливо подается через штуцер, выполненный с контрполюсом, как единая деталь. В штуцер запрессован технологический фильтр (поз. 1). Некоторые чудаки называют его фильтром тонкой очистки, но на самом деле это не так, об этом поговорим ниже. Топливо, проходя по полостям и каналам в корпусе и игле доходит до седла клапана и ищет возможность продвинуться дальше. Но мы ему такой возможности пока не дадим, а прейдем к следующему вопросу.
3. Как это всё работает? Электромагнит.
Электрический ток, протекающий через обмотку, создаёт вокруг витков магнитное поле. (Смотрим рисунок или учебник физики.) Однако нас не устраивает, что силовые линии предоставлены сами себе и болтаются в пространстве, как им захочется. Поэтому мы организуем для них удобное вместилище – магнитопровод из магнитомягкой электротехнической стали. В нашем случае, как мы упоминали, в качестве магнитопровода выступают корпус (4), контрполюс (сиреневенький) и якорь (желтенький). Сталь очень нравится силовым линиям, поэтому большая их часть будет, пихаясь и толкаясь проходить именно по ней. Что нам и надо. Кроме того, магнитное поле очень любит, чтобы магнитопровод был замкнутым, но тут мы его разочаруем. Не считая тех зазоров, от которых мы сами бы не прочь избавиться (вальцовка корпуса и контрполюса, подвижное соединение якорь-корпус), ещё и специально организуем пустоту между якорем и контрполюсом. Магнитное поле не хочет мириться с таким произволом и старается это дело поправить. И пытается этот зазор уничтожить, двигая якорь в направлении контрполюса. А мы получаем, что и хотели. Прицепляем к якорю запорный элемент на палочке и можем управлять клапаном.
Есть один важный нюанс. Якорь начинает двигаться только по достижении током определённой величины. А ток в катушке появляется не мгновенно с подачей на её клеммы напряжения, а нарастает от нуля по экспоненте до максимального (про максимальный см. з-н Ома). Кстати, и обратное движение якоря (под действием пружины) тоже начинается не одновременно с окончанием импульса, а с задержкой. Для того, чтобы эта задержка была поменьше, якорю не дают долетать до самого контрполюса, а останавливают чуть раньше упором (той самой подковкой).
4. Как это всё работает? Гидравлика.
Ну, хорошо, клапан мы открыли, что дальше?
Первой важной характеристикой является статическая производительность (она же - статическая точка, она же - статическая проливка, она же – статика). Форсунку открывают полностью и долго льют в мерную банку, засекая время. Делят объем на время, получают производительность в см3/мин (при рабочем давлении). Вообще-то, по-хорошему, больше интересует не объемная, а массовая доля, т.к. двигатель «понимает» именно массовую подачу (т.е. количество молекул). Именно так и поступают на фирмах-производителях, меряют в г/мин. Но форсунка – объемный дозатор, по определению. Возникают проблемы температуры, плотности топлива, методов измерения. Поэтому «в простонародье» используют всё-таки объемные доли.
Статическая производительность зависит от перепада давлений на входе/выходе форсунки, сечения и формы жиклёра, вязкости топлива и т.д. Кстати, о форме жиклёра. Производители используют разные формы жиклёров: кольцевой, с различным количеством отверстий. Исходящее из форсунки топливо может распыляться или формироваться в плотную струю (струи). Изготавливая пылящую форсунку, производители проводят множество испытаний в поисках оптимизации формы факела и качества распыла. Поэтому высказываемые в частных дискуссиях мнения на тему «6-дырочный распылитель лучше кольцевого (или наоборот)» являются не более, чем частными.
Следующий параметр, определяющий вместе со статической производительностью проливочную характеристику ЭМФ, - это производительность динамическая (она же – динамическая точка, она же – динамика, она же – контрольная точка). На форсунку подают серию импульсов с заданным периодом Т (обычно 10 мс, т.е. частота импульсов 100 Гц) и заданной (контрольной) длительностью τ. Контрольную длительность обычно выбирают где-то похожей на импульс холостого хода того мотора, для которого наша ЭМФ предназначена. Топливо собирают в ту же мерную емкость, делят объем (или массу, см. выше) на количество поданных импульсов и получают динамическую производительность в мм3/цикл (мг/цикл). Если исследования более углубленные, то проверяют производительность во многих точках, получая проливочную характеристику ЭМФ. Как мы видим из рисунка, на большей части своей характеристики зависимость цикловой подачи от длительности импульса линейная, но в начале и конце графика причудливо изгибается.
Почему так происходит, рассмотрим в следующей главе. Для форсунки известной конструкции достаточно 2-х точек: статики и динамики. Наносим на график статику, точку В (очевидно, что при периоде 10 мс длительность 10 мс – это и есть полностью открытая форсунка), соединяем её с началом координат, получая тем самым наклон графика. Наносим расход в контрольной точке А и сдвигаем прямую эквидистантно, чтобы она проходила через точку А. Помним про участки нелинейности.
5. Как это всё работает? Механика.
5.1. Срабатывание.
Как мы видели, при подаче напряжения на клеммы катушки якорь первое время стоит на месте (клапан закрыт). Мало того, что ток не достиг нужной величины, так еще и якорь имеет массу, и пружина мешает, и топливо давит, и трение никто не отменял. Т.е. импульс мы давно подали, а топлива-то нет! А если мы в ближайшее время импульс снимем, то и не будет. Через энное количество микросекунд якорь таки стронется с места и, разгоняясь, полетит в сторону контрполюса. Попробуем снять импульс до того, как якорь долетит до верхнего упора. Удар об упор либо не состоится вовсе, либо время долёта (по инерции) сильно затянется. Т.е. полностью проходное сечение клапана в лучшем случае откроется достаточно поздно, а то и никогда. Итог: в начале своей работы форсунка топлива явно не додает. Вот вам и причина нелинейности на малых длительностях импульса.
А почему при бỏльших длительностях, когда якорь честно долетает до упора и там и остаётся, зависимость «импульс-расход» становится линейной? Ведь там тоже сечение клапана не мгновенно становится максимальным. Всё верно, там тоже топливо не додаётся, но не додаётся для всех длительностей одинаково.
Время от начала импульса до полного открытия ЭМФ называют временем срабатывания. Это ещё один важный параметр форсунки.
5.2. Отпускание.
Форсунку мы открыли, порцайку топлива получили, пора и закрывать. Здесь, однако, тоже не всё так просто. И ток после снятия импульса не мгновенно спадает, и инерция, всё то же самое, что и при открывании. Только пружина и поток топлива на этот раз не мешают, а помогают движению клапана. Время от конца импульса до полного закрытия ЭМФ называют временем отпускания. И если во время срабатывания форсунка топлива не додавала, то при отпускании даёт лишнее. Эту разницу между «недостачей» и «передачей» используют для настройки форсунки (см. ниже).
Для того чтобы понять причину второго участка нелинейности, вспомним термин «скважность». Скважность – это отношение длительности импульса (τ) к периоду следования импульсов (Т), выраженное в процентах. Т.е. при τ = 5 мс и Т = 10 мс скважность равна 50%. Так вот, нелинейный участок начинается не при больших длительностях импульса, а при больших скважностях, т.е. когда между окончанием предыдущего импульса и началом следующего остаётся слишком мало времени. Клапан просто не успевает нормально закрываться и происходит подача «лишнего» топлива. ЭМФ остаётся полностью открытой не только при скважностях, равных 100%, но и меньших, близких к ним, и изменение τ в этих пределах не приводит к изменению цикловой подачи. Т.е. форсунка становится неуправляемой.
6. Как форсунку настраивают?
6.1. Герметичность.
Ну, здесь разговор, конечно, пойдёт не о настройке, а о тщательной проверке. Клапанную пару в сборе после изготовления моют, сушат и ставят на стенд. Проверяют сжатым воздухом. Норма для выбраковки: перетечка 2 см3/мин при давлении 3 атм. сухого воздуха. (Во всяком случае такие нормы были, когда я последний раз занимался проверкой клапанных пар. Не верю, что с тех пор они ухудшились.) Очевидно, что бензин через такой клапан не просочится ни в виде плёнки, ни, тем более, в виде капель. Если вы видите на выходе закрытой форсунки следы бензина, не сомневайтесь, она не пригодна к эксплуатации.
6.2. Статическая производительность.
Не смотря на суперточность изготовления, клапан с жиклёром не бывает абсолютно одинаковым. Если проливка бензином (точнее, его заменителем) показывает недопустимое отклонение от нормы, то статику можно подстроить корректировкой хода клапана. Вообще говоря, линейная величина хода клапана есть величина предварительная, окончательной является проливка.
6.3. Динамическая производительность.
Это, конечно, неприятно, что времена срабатывания и отпускания не бывают нулевыми. Получился бы идеально управляемый механизм. Но вместо того, чтобы впустую переживать по этому поводу, производители обернули этот недостаток себе на пользу. Они научились управлять динамической производительностью при неизменной статической.
Если увеличить усилие возвратной пружины, то время срабатывания увеличится, а время отпускания уменьшится. Если уменьшить, то наоборот. Т.е. увеличивая и уменьшая преднатяг, мы можем изменять баланс «недостачи» при срабатывании и «передачи» при отпускании. Тем самым цикловая подача при данной длительности импульса будет увеличиваться или уменьшаться на некоторую величину. А т.к. срабатывание и отпускание одинаковы при любой длительности (в пределах линейного участка), то и добавка-убавка цикловой на всех длительностях будет одинакова. Прямой участок на графике будет смещаться эквидистантно вверх или вниз. Так и поступают. Посмотрите ещё раз на разрез форсунки. Пружина упирается на подвижный упор (коричневая трубочка в середине). На проливочном стенде, двигая упор, вгоняют контрольную точку в желаемую величину. После чего упор стопорят намертво. (Видели, наверное, 2 отверстия в пластмассе рядом с разъемом, а в них кернение?)
Теперь мы имеем герметичную форсунку, с настроенной характеристикой. Можно нести в магазин.
7. Как выбирать форсунку.
Подробно останавливаться я на этом вопросе не буду. Очевидно, что ЭМФ должна «накормить» двигатель на режиме максимальной цикловой подачи и нормально работать на режиме минимальной. Обращу внимание только на некоторые нюансы. Для этого введём такое понятие как «кратность». Кратность – это отношение максимальной цикловой подачи к минимальной при том же периоде импульсов на линейном участке.
Почему на линейном? Потому что на верхнем нелинейном участке форсунка становится неуправляемой (см. 5.2). А на нижнем, мало того, что она «недодаёт» топлива (см. 5.1), это можно было бы учесть в калибровках, но «недодаёт» нестабильно от цикла к циклу. Если режим холостого хода попадёт на нелинейность, то есть все шансы получить раскачку оборотов. Т.е. форсунку надо выбирать таким образом, чтобы её кратности хватило для обеспечения всего диапазона цикловых подач.
Понятно дело, найти при выборе ЭМФ всю подробную информацию о ней не так просто. Приходится самим проводить определённые исследования. В этом нам здорово поможет осциллограф. Достаточно вывести на него в реальном масштабе времени ток и напряжение на форсунке.
Вот токовая картинка. По оси Х – время, по оси Y – ток. На ней мы видим характерную точку t2 (время срабатывания). Это момент удара якоря о контрполюс (точнее, об упор). Очевидно, что если минимальная длительность импульса в нашей системе будет несколько больше этого t2, то есть все шансы, что мы не промахнемся мимо линейности.
от осциллограмма напряжения в конце импульса. (Извините, рисовал в «Пайнте», лёжа на койке, имеет мало общего с действительностью.) Важно, что на осциллограмме видна характерная точка удара клапана о седло. Время t между окончанием импульса и этой точкой и есть время отпускания. Очевидно, что если следующий импульс подавать после закрытия клапана, то и здесь из линейного участка не выскочим.
8. Как увеличивают кратность форсунки.
Разница между минимальным и максимальным потреблением воздуха современным двигателем все увеличивается. Связано это, том числе, с желанием уменьшить частоту вращения на холостых, увеличением оборотов максимальной мощности, принудительной подачей воздуха нагнетателями, и т.д. Производители форсунок просто вынуждены работать над увеличением их кратности. Для этого необходимо бороться над сокращением времен срабатывания/отпускания. Массу возможностей дает уменьшение сопротивления катушки R. Мы не только увеличиваем ток в обмотке, но и меняем в лучшую сторону скорость его нарастания. Т.е. время «тормознутости» якоря с клапаном существенно уменьшается. Поэтому «низкоомные» ЭМФ получают всё большее распространение.
Есть, правда один неприятный нюанс. Протекающий через такую катушку повышенный ток (закон Ома помним?) увеличивает выделение тепла (кто не верит, смотрит закон Джоуля-Ленца). Если это дело оставить как есть, то может плохо закончиться. Поэтому после того, как «низкоомная» форсунка откроется, ток нужно снижать до пожаробезопасного уровня. Получается импульс сложной формы, что добавляет головной боли схемотехникам. Сначала на обмотку подают все, что найдется в бортсети (форсировка), потом снижают напряжение, обычно ШИМом (удержание). Есть, правда, вариант для ленивых, когда ток ограничивают балластными резисторами. Получается нечто среднее между «высокоомной» форсункой и «низкоомной» с импульсом «форсировка+удержание». Но это компромисс, а «мы не привыкли отступать» (с).
Вот как выглядит токовая диаграмма низкоомной форсунки:
После удара якоря о контрполюс (t2 - время срабатывания) переходим на ток удержания. Здесь, кстати, замечание на тему минимальной длительности на холостом ходу. Она должна заканчиваться не сразу после срабатывания, а быть такой, чтобы ЭМФ успевала выйти с форсировки на ток удержания. В противном случае время отпускания будет затянуто и нестабильно, линейность нам не светит.
На этом, пожалуй, закончим технические рассуждения и скажем пару слов на отвлеченные темы.
9. Мыть или не мыть? Вот, черт возьми, вопрос ядрёный!..
Мойка (в разных видах) форсунок имеет технический и коммерческий аспекты. Ну, коммерческого я касаться не буду, сами разбирайтесь со своими клиентами. Говорить будем по делу.
Само понятие «мойка» подразумевает наличие грязи. «Грязь – это вещество не на своем месте», - говаривал великий Клод Луи Бертолле, отмывая руки от открытой им бертолетовой соли.
Есть два вида грязи: та, что появляется в форсунке естественным путем, и та, что ни при каких обстоятельствах там оказаться не должна.
Начнем со второй.
Система подачи топлива спроектирована так, что ничего, кроме бензина на вход ЭМФ подаваться не должно. Что чаще всего входит в понятие этого «ничего»? Посторонние крупные предметы, посторонние мелкие предметы, вода, ржавчина, посторонние хим. соединения и т.д. Источником грязи являются нефтебазы, автозаправочные станции, емкости хранения топлива, сами автовладельцы.
От крупных палок, камней и гвоздей спасает сетка на электробензонасосе (ЭБН). Собственно, для него она и предназначена, т.к. является слишком грубой. Насос, конечно, тоже хорошо бы защитить понадёжней, но ЭБН такого типа плохо работают на всасывание, и дополнительное сопротивление на входе для них недопустимо. Некоторую часть химических «соплей» сетка тоже умудряется отсекать, но настоящей преграды для них, конечно, не представляет. Вода, ржавчина и мелкий песок сквозь неё проходят свободно. Далее по ходу топлива установлен фильтр тонкой очистки топлива (ФТОТ). Его фильтроэлемент имеет тонкость отсева 5 мкм (микрон). Т.е. твёрдые частицы больше 5-ти микрон через него не проскочат. Он не пропустит даже воду. Дальше серьёзных препятствий для грязи нет. Сеточка, запрессованная в штуцер ЭМФ, о которой мы упоминали в начале пьесы (поз.1 на разрезе форсунки), есть фильтр технологический, весьма грубый, предназначенный для защиты внутренностей в процессе производства, транспортировки и хранения. Но и источников грязи на пути от ФТОТ до ЭМФ тоже больше нет. Сентенцию насчет ржавления изнутри стальных трубок во внимание не принимаем, т.к. воды после фильтра быть не должно, а в контакте с бензином сталь не ржавеет.
Переходим от картины идиллической к картине реальной. Грязь в форсунки все-таки попасть может. Каким образом? Фильтр тонкой очистки имеет вполне определённую, зачастую весьма небольшую, грязеёмкость. Частицы грязи, застревая в порах фильтроэлемента, улучшают тонкость отсева, но ухудшают пропускную способность. Через определённое время фильтр настолько плохо начинает пропускать топливо, что давление перед ним начинает угрожающе расти. Наступает момент, когда бумажная шторка рвётся, и вся дрянь, что скопилась в «стакане», радостно повизгивая летит в форсунку. Сеточка сдаётся практически без боя. Занавес, оркестр играет «Реквием».
Вот с этого момента и возникает непреодолимое желание грязь из форсунки вернуть на её законное место – на помойку. Очень сильно этому процессу мешает то обстоятельство, что конструкция выполнена неразборной. И разбирать её не надо. Если вы внимательно читали написанное выше, то сами придете к выводу, что разобранная форсунка – это уже не форсунка. Остаются 2 естественных канала: жиклер и подающий штуцер. (Если уж совсем честно, то штуцер – тоже не очень-то естественный. Производитель не предусмотрел возможность извлечения технологического фильтра. Остальное – самодеятельность.)
Посмотрим на картинку. Увидим такое количество закоулков, «карманов» и лабиринтов, что становится почти очевидно: до конца грязь не удалить ни прямым, ни обратным током жидкости, ни тряской, ни переворотом. Те, кто постарше, помнят чернильницы-«непроливайки». Т.е. удалить грязь полностью весьма… ну скажем так: маловероятно. А главное, это не возможно проконтролировать. После установки «помытой» ЭМФ на ее рабочее место эти притаившееся частички могут сыграть злую шутку в самый неподходящий момент. Забившийся жиклер – это ещё малое зло. Гораздо хуже, когда малая соринка попадет, например, в направляющие клапана, и форсунку заклинит в открытом состоянии.
Ещё худший вариант, когда беда происходит из-за наличия в бензобаке воды. Вообще-то, она там присутствует всегда: конденсацию влаги из атмосферы никто не отменял. Вопрос количества. Образовавшаяся естественным образом вода скапливается постепенно в топливном фильтре и вместе с ним удаляется при своевременной замене. Но операторы АЗС всегда готовы показать нам, что живем не в сказке, и плеснуть в бак такое количество дигидромонооксида, что возможностей ФТОТ хватит минут на 10, не больше. Далее по знакомому сценарию: вода обволакивает фильтроэлемент, ЭБН повысившимся до предела давлением его рвет, вода и грязь попадают в форсунку. Основная беда в том, что большинство сталей, составляющих ЭМФ великолепны в электротехническом отношении, но совершенно не терпят Н2О. Ржавеют не хуже химически чистого железа. Это все. Неистребимый источник грязи внутри самой форсунки. Я лично видел только одну нержавеющую конструкцию: разработки В.Э. Коганера (ЦНИТА, ЛенКАрз). Но он-то понимал, в какой стране живёт.
Что мы имеем в итоге? Первое: грязь извне может попасть только в случае разрыва фильтроэлемента. Второе: никакая промывка не вымоет грязь полностью. Так может быть проще соблюдать элементарные правила эксплуатации форсунки (не помещать в бензобак ничего, кроме бензина, менять вовремя ФТОТ, а в случае сомнений и почаще)? А уж если случилось страшное, то форсунку логичнее поменять на новую? Вполне согласен с доводом: «Некоторые типы ЭМФ настолько дороги и (или) дефицитны, что попытка промыть может спасти ситуацию». Но это уже коммерческий аспект, а его я обещал не затрагивать.
Теперь несколько слов о естественных процессах выделения некоторых веществ из потока углеводородов, именуемого «бензин». Действительно, в течение долгого процесса протекания бензина через «трубу» в узких местах имеют место быть твердые отложения. За счет них сужается проходное сечение жиклера, что приводит к уменьшению производительности ЭМФ. Вот, казалось бы, великолепный повод форсунку помыть! Химии всякой, растворяющей такие вещества, - пруд пруди, только покупай. Но. Оказывается, одновременно с уменьшением диаметра жиклера идет обратный процесс. Твердые частички, размером менее 5 мкм, прошедшие через ФТОТ, бомбардируют отверстия. Такая «пескоструйка» стремится увеличить диаметр отверстий. Оба процесса в первом приближении компенсируют друг друга. Под конец срока службы производительность обычно не выходит за пределы заводских допусков. Тоже как-то надобность мойки становится неочевидной. А вот «отмыть» какой-нибудь пласт отложений в месте, где он никому не мешает, чтобы он прилетел и застрял где-нибудь под клапаном, вероятность всегда имеется.
Так мыть или нет? Просматриваем все вышесказанное, вспоминаем коммерческий аспект, советуемся с клиентом и своей совестью и решаем сами. А вы думали, я вам тут универсальный рецепт предложу?
10. Немного о газовых дозаторах (форсунках).
С развитием в последнее время систем газо-балонного оборудования (ГБО) обострился давно назревший вопрос точного поцилиндрового дозирования газа. Вполне естественным оказалось использование форсунок. Перед разработчиками, однако, встала весьма серьезная проблема: через дозирующее устройство нужно пропихнуть гораздо больший объем, чем в случае жидкого бензина (напомню, форсунка – объемный дозатор). Для этого нужно существенно увеличивать проходное сечение клапанной пары: и диаметр, и подъем клапана. Нужны гораздо большие усилия, развиваемые электромагнитом.
Пошли поначалу количественным путем, благо по наружным габаритам некоторый простор для творчества был. В итоге, якорь по размеру стал похожим на охотничий патрон (некоторые по ошибке называют его «поршнем», и я их понимаю), возвратную пружину можно смело вставлять в автомат Калашникова.
Так бы и ничего страшного, но сразу напомнила о себе диалектика: количество быстренько перетекло в качество. Времена срабатывания/отпускания выросли настолько, что о нормальной кратности можно только мечтать, обеспечить весь диапазон расходов воздуха стало весьма проблематично. Недаром многие производители предлагают возможность добавлять на тяжелых режимах к газу бензин, а то и вовсе на него переходить полностью. «Экономные», правда, просят этого не делать, вот и ходят легенды, как «плох» газ для двигателя.
Внутренние мехпотери тоже не отстают. Мало того, что они огромные, так еще и нестабильные. Причем не только от дозатора к дозатору, но и в одном дозаторе от цикла к циклу. Понятно, что долго такая конструкция не проживет. В варианте с якорем в виде штампованного (!) лепестка, с инерционной массой более-менее справились, но со стабильностью срабатывания стало еще хуже. Для удешевления изделия материалы запорного элемента и седла выбрали не самыми износостойкими. В итоге, ресурс такого устройства сильно напоминает время активной жизни бабочки-подёнки.
С этим надо было что-то делать. Решили выполнить конструкцию разборной и продавать «ремкомплекты». «Мне не нужна «вечная» игла для примуса, я не собираюсь жить вечно» (с). Разбирать и настраивать форсунку в условиях автомастерской, всё равно, что удалять аппендикс в общественном туалете поднятым с пола скальпелем. И зашивать не косметическим хирургическим швом, а сапожной дратвой. Человек, может быть, и выживет, но работник будет уже не тот.
Вполне понятно, что стремясь сэкономить люди идут на такой вариант тем более, что до недавнего времени лучшего никто не предлагал. Но в настоящий момент есть хоть и более дорогие, но технически гораздо более совершенные «необслуживаемые» конструкции. Считая «экономию» весьма полезно учитывать не только сиюминутные единовременные траты, но прикинуть более долгосрочные перспективы, межсервисные интервалы, трудоёмкость технического обслуживания. В конце концов поговорку «Время – деньги» придумали не сегодня.
Если вы обратили внимание, то в описании данных исполнительных механизмов я специально не употребляю слово «форсунка». Во-первых, название «форсунка» (т.е. прецизионный дозатор топлива) надо ещё заслужить. Во-вторых, с установкой ГБО система питания становится битопливной, и удобнее, даже при одинаково высоком уровне конструктива, развести понятия о двух разных исполнительных механизмах: «бензиновая форсунка» и «газовый дозатор». Что касается технической стороны, то из всех, прошедших через мои руки газовых дозаторов только изделия одной японской, одной корейской, одной итальянской и одной российской фирмы можно без натяжки назвать газовыми форсунками.
11. Эпилог.
Спасибо всем, у кого хватило терпения дочитать сей опус до конца. Надеюсь, что писал понятно для начинающих и не очень скучно для опытных. Как и обещал, удержался от использования формул и таких ужасных терминов, как «индуктивность», «постоянная времени», «основание натурального логарифма». Если кто-то не догадался, что такое «дигидромонооксид», рекомендую выполнить самостоятельную работу и обратиться к Википедии.
Вполне возможно, что некоторые, высказанные мной сентенции не являются бесспорными, некоторые несколько устарели, но тут уж сами дальше разбирайтесь. Я ставил перед собой задачу не научить, а дать образное представление. Ибо по моему глубокому убеждению, хорошо в механизме разбирается не тот, кто только знает, а тот, кто знает и представляет, как это работает.
Взято с http://chiptuner.ru/content/pub_22/" target="_blank
Приведенная ниже картинка, безусловно, далека от идеала. Но за первые 10 минут поиска в Яндексе лучше не нашлось. Тратить большее время я счёл нецелесообразным, поэтому будем пользоваться тем, что есть. Автор картинки часть позиций расставил на малозначащих деталях и, наоборот, на нужные вещи внимания не обратил. Поэтому в тексте я буду ссылать либо на существующую цифру, либо, за неимением, на «вон ту синенькую детальку, между красненькой и серенькой».
Писать буду стараться «по-простому», с минимумом формул (а если получится, то и вовсе без них), ибо теория – это вещь полезная и нужная, но специалисту-практику важнее ассоциативное представление о механизме, с которым он работает. Аминь.
2. Что есть форсунка?
В системах впрыска топлива с электронным управлением электромагнитная форсунка (ЭМФ) является важнейшим исполнительным механизмом (ИМ). Она выдает точное количество топлива в зависимости от команды блока управления (ЭБУ).
Что есть ЭМФ по сути? Электромагнит, соединенный механически с клапаном. При срабатывании электромагнита открывается клапан. Топливо, подаваемое к клапану под давлением, начинает поступать в заклапанное пространство (впускной коллектор, в цилиндр). И поступает до выключения электромагнита. Возвратная пружина закрывает клапан, подача топлива прекращается.
- pub_221.jpg (34.3КБ)3089 просмотров
Начнем с самого интересного: клапанной пары. Интересна она тем, что, благодаря прецизионным технологиям, немцы умудряются делать её герметичной. Игла (серая деталь с цифрами 5 и 7) является одновременно запорным элементом (конусная часть ниже цифры 7) и направляющей (две цилиндрических части с прорезями). Хитрость в том, что сделать 2 цилиндра и конус соосно с микронными допусками не так-то просто. Ответная часть, назовём её корпусом клапана, (зелёненькая, поз. 6) состоит из седла клапана (внутренний конус внизу) и направляющей (цилиндрическое отверстие). Выполнить соосно конус в конце длинной цилиндрической трубы ещё сложнее. Плюс ещё «цилиндричность», «конусность», «овальность», «шероховатость» каждого геометрического элемента. Другие изготовители форсунок пытаются себе облегчить задачу, делая эти части составными (ПЕКАР, например). Соосность обеспечивают при дальнейшей сборке, что проще, но удорожает сборку.
Игла перемещается в корпусе клапана в вертикальном направлении с минимальными боковыми зазорами. Перемещение (ход клапана) строго нормируется и ограничивается упором (на рисунке выглядит серым прямоугольником слева от иглы). На самом деле упор похож на небольшую подковку со шлифованными боковинками. В данном конструктиве клапанная пара изготовлена по схеме «конус-конус». Весьма распространены также варианты «конус-шар», «плоскость-плоскость». Направляющие, запорный элемент и седло клапана выполнены из легированных износостойких сталей или твердых сплавов. Запорный элемент прижимается к седлу пружиной (два ряда чёрненьких точечек).
Переходим к магнитной части. На корпус катушки (серенькая деталь в центре) намотана обмотка 3 (латунь или медь). Катушка «мокрого типа», т.е. в процессе работы омывается проходящим топливом, отводящим тепло. Концы обмотки выведены на внешний разъем (вообще-то поз. 2, но она уехала за край картинки). Катушка вставлена в корпус форсунки (поз.4), являющийся одновременно частью магнитопровода. Сверху магнитопровод замыкается контрполюсом (сиреневая деталь). На иглу напрессован якорь (желтенькая деталь посередине). Все детали магнитопровода выполнены из магнитомягкой электротехнической стали.
Гидравлическая часть. Топливо подается через штуцер, выполненный с контрполюсом, как единая деталь. В штуцер запрессован технологический фильтр (поз. 1). Некоторые чудаки называют его фильтром тонкой очистки, но на самом деле это не так, об этом поговорим ниже. Топливо, проходя по полостям и каналам в корпусе и игле доходит до седла клапана и ищет возможность продвинуться дальше. Но мы ему такой возможности пока не дадим, а прейдем к следующему вопросу.
3. Как это всё работает? Электромагнит.
- pub_222.jpg (18.3КБ)3089 просмотров
Есть один важный нюанс. Якорь начинает двигаться только по достижении током определённой величины. А ток в катушке появляется не мгновенно с подачей на её клеммы напряжения, а нарастает от нуля по экспоненте до максимального (про максимальный см. з-н Ома). Кстати, и обратное движение якоря (под действием пружины) тоже начинается не одновременно с окончанием импульса, а с задержкой. Для того, чтобы эта задержка была поменьше, якорю не дают долетать до самого контрполюса, а останавливают чуть раньше упором (той самой подковкой).
4. Как это всё работает? Гидравлика.
Ну, хорошо, клапан мы открыли, что дальше?
Первой важной характеристикой является статическая производительность (она же - статическая точка, она же - статическая проливка, она же – статика). Форсунку открывают полностью и долго льют в мерную банку, засекая время. Делят объем на время, получают производительность в см3/мин (при рабочем давлении). Вообще-то, по-хорошему, больше интересует не объемная, а массовая доля, т.к. двигатель «понимает» именно массовую подачу (т.е. количество молекул). Именно так и поступают на фирмах-производителях, меряют в г/мин. Но форсунка – объемный дозатор, по определению. Возникают проблемы температуры, плотности топлива, методов измерения. Поэтому «в простонародье» используют всё-таки объемные доли.
Статическая производительность зависит от перепада давлений на входе/выходе форсунки, сечения и формы жиклёра, вязкости топлива и т.д. Кстати, о форме жиклёра. Производители используют разные формы жиклёров: кольцевой, с различным количеством отверстий. Исходящее из форсунки топливо может распыляться или формироваться в плотную струю (струи). Изготавливая пылящую форсунку, производители проводят множество испытаний в поисках оптимизации формы факела и качества распыла. Поэтому высказываемые в частных дискуссиях мнения на тему «6-дырочный распылитель лучше кольцевого (или наоборот)» являются не более, чем частными.
- pub_223.jpg (28.87КБ)3089 просмотров
- pub_224.jpg (15.59КБ)3089 просмотров
5. Как это всё работает? Механика.
5.1. Срабатывание.
Как мы видели, при подаче напряжения на клеммы катушки якорь первое время стоит на месте (клапан закрыт). Мало того, что ток не достиг нужной величины, так еще и якорь имеет массу, и пружина мешает, и топливо давит, и трение никто не отменял. Т.е. импульс мы давно подали, а топлива-то нет! А если мы в ближайшее время импульс снимем, то и не будет. Через энное количество микросекунд якорь таки стронется с места и, разгоняясь, полетит в сторону контрполюса. Попробуем снять импульс до того, как якорь долетит до верхнего упора. Удар об упор либо не состоится вовсе, либо время долёта (по инерции) сильно затянется. Т.е. полностью проходное сечение клапана в лучшем случае откроется достаточно поздно, а то и никогда. Итог: в начале своей работы форсунка топлива явно не додает. Вот вам и причина нелинейности на малых длительностях импульса.
А почему при бỏльших длительностях, когда якорь честно долетает до упора и там и остаётся, зависимость «импульс-расход» становится линейной? Ведь там тоже сечение клапана не мгновенно становится максимальным. Всё верно, там тоже топливо не додаётся, но не додаётся для всех длительностей одинаково.
Время от начала импульса до полного открытия ЭМФ называют временем срабатывания. Это ещё один важный параметр форсунки.
5.2. Отпускание.
Форсунку мы открыли, порцайку топлива получили, пора и закрывать. Здесь, однако, тоже не всё так просто. И ток после снятия импульса не мгновенно спадает, и инерция, всё то же самое, что и при открывании. Только пружина и поток топлива на этот раз не мешают, а помогают движению клапана. Время от конца импульса до полного закрытия ЭМФ называют временем отпускания. И если во время срабатывания форсунка топлива не додавала, то при отпускании даёт лишнее. Эту разницу между «недостачей» и «передачей» используют для настройки форсунки (см. ниже).
Для того чтобы понять причину второго участка нелинейности, вспомним термин «скважность». Скважность – это отношение длительности импульса (τ) к периоду следования импульсов (Т), выраженное в процентах. Т.е. при τ = 5 мс и Т = 10 мс скважность равна 50%. Так вот, нелинейный участок начинается не при больших длительностях импульса, а при больших скважностях, т.е. когда между окончанием предыдущего импульса и началом следующего остаётся слишком мало времени. Клапан просто не успевает нормально закрываться и происходит подача «лишнего» топлива. ЭМФ остаётся полностью открытой не только при скважностях, равных 100%, но и меньших, близких к ним, и изменение τ в этих пределах не приводит к изменению цикловой подачи. Т.е. форсунка становится неуправляемой.
6. Как форсунку настраивают?
6.1. Герметичность.
Ну, здесь разговор, конечно, пойдёт не о настройке, а о тщательной проверке. Клапанную пару в сборе после изготовления моют, сушат и ставят на стенд. Проверяют сжатым воздухом. Норма для выбраковки: перетечка 2 см3/мин при давлении 3 атм. сухого воздуха. (Во всяком случае такие нормы были, когда я последний раз занимался проверкой клапанных пар. Не верю, что с тех пор они ухудшились.) Очевидно, что бензин через такой клапан не просочится ни в виде плёнки, ни, тем более, в виде капель. Если вы видите на выходе закрытой форсунки следы бензина, не сомневайтесь, она не пригодна к эксплуатации.
6.2. Статическая производительность.
Не смотря на суперточность изготовления, клапан с жиклёром не бывает абсолютно одинаковым. Если проливка бензином (точнее, его заменителем) показывает недопустимое отклонение от нормы, то статику можно подстроить корректировкой хода клапана. Вообще говоря, линейная величина хода клапана есть величина предварительная, окончательной является проливка.
6.3. Динамическая производительность.
Это, конечно, неприятно, что времена срабатывания и отпускания не бывают нулевыми. Получился бы идеально управляемый механизм. Но вместо того, чтобы впустую переживать по этому поводу, производители обернули этот недостаток себе на пользу. Они научились управлять динамической производительностью при неизменной статической.
Если увеличить усилие возвратной пружины, то время срабатывания увеличится, а время отпускания уменьшится. Если уменьшить, то наоборот. Т.е. увеличивая и уменьшая преднатяг, мы можем изменять баланс «недостачи» при срабатывании и «передачи» при отпускании. Тем самым цикловая подача при данной длительности импульса будет увеличиваться или уменьшаться на некоторую величину. А т.к. срабатывание и отпускание одинаковы при любой длительности (в пределах линейного участка), то и добавка-убавка цикловой на всех длительностях будет одинакова. Прямой участок на графике будет смещаться эквидистантно вверх или вниз. Так и поступают. Посмотрите ещё раз на разрез форсунки. Пружина упирается на подвижный упор (коричневая трубочка в середине). На проливочном стенде, двигая упор, вгоняют контрольную точку в желаемую величину. После чего упор стопорят намертво. (Видели, наверное, 2 отверстия в пластмассе рядом с разъемом, а в них кернение?)
Теперь мы имеем герметичную форсунку, с настроенной характеристикой. Можно нести в магазин.
7. Как выбирать форсунку.
Подробно останавливаться я на этом вопросе не буду. Очевидно, что ЭМФ должна «накормить» двигатель на режиме максимальной цикловой подачи и нормально работать на режиме минимальной. Обращу внимание только на некоторые нюансы. Для этого введём такое понятие как «кратность». Кратность – это отношение максимальной цикловой подачи к минимальной при том же периоде импульсов на линейном участке.
Почему на линейном? Потому что на верхнем нелинейном участке форсунка становится неуправляемой (см. 5.2). А на нижнем, мало того, что она «недодаёт» топлива (см. 5.1), это можно было бы учесть в калибровках, но «недодаёт» нестабильно от цикла к циклу. Если режим холостого хода попадёт на нелинейность, то есть все шансы получить раскачку оборотов. Т.е. форсунку надо выбирать таким образом, чтобы её кратности хватило для обеспечения всего диапазона цикловых подач.
Понятно дело, найти при выборе ЭМФ всю подробную информацию о ней не так просто. Приходится самим проводить определённые исследования. В этом нам здорово поможет осциллограф. Достаточно вывести на него в реальном масштабе времени ток и напряжение на форсунке.
- pub_225.jpg (15.99КБ)3089 просмотров
- pub_226.jpg (8.58КБ)3089 просмотров
8. Как увеличивают кратность форсунки.
Разница между минимальным и максимальным потреблением воздуха современным двигателем все увеличивается. Связано это, том числе, с желанием уменьшить частоту вращения на холостых, увеличением оборотов максимальной мощности, принудительной подачей воздуха нагнетателями, и т.д. Производители форсунок просто вынуждены работать над увеличением их кратности. Для этого необходимо бороться над сокращением времен срабатывания/отпускания. Массу возможностей дает уменьшение сопротивления катушки R. Мы не только увеличиваем ток в обмотке, но и меняем в лучшую сторону скорость его нарастания. Т.е. время «тормознутости» якоря с клапаном существенно уменьшается. Поэтому «низкоомные» ЭМФ получают всё большее распространение.
Есть, правда один неприятный нюанс. Протекающий через такую катушку повышенный ток (закон Ома помним?) увеличивает выделение тепла (кто не верит, смотрит закон Джоуля-Ленца). Если это дело оставить как есть, то может плохо закончиться. Поэтому после того, как «низкоомная» форсунка откроется, ток нужно снижать до пожаробезопасного уровня. Получается импульс сложной формы, что добавляет головной боли схемотехникам. Сначала на обмотку подают все, что найдется в бортсети (форсировка), потом снижают напряжение, обычно ШИМом (удержание). Есть, правда, вариант для ленивых, когда ток ограничивают балластными резисторами. Получается нечто среднее между «высокоомной» форсункой и «низкоомной» с импульсом «форсировка+удержание». Но это компромисс, а «мы не привыкли отступать» (с).
Вот как выглядит токовая диаграмма низкоомной форсунки:
- pub_227.jpg (25.02КБ)3089 просмотров
На этом, пожалуй, закончим технические рассуждения и скажем пару слов на отвлеченные темы.
9. Мыть или не мыть? Вот, черт возьми, вопрос ядрёный!..
Мойка (в разных видах) форсунок имеет технический и коммерческий аспекты. Ну, коммерческого я касаться не буду, сами разбирайтесь со своими клиентами. Говорить будем по делу.
Само понятие «мойка» подразумевает наличие грязи. «Грязь – это вещество не на своем месте», - говаривал великий Клод Луи Бертолле, отмывая руки от открытой им бертолетовой соли.
Есть два вида грязи: та, что появляется в форсунке естественным путем, и та, что ни при каких обстоятельствах там оказаться не должна.
Начнем со второй.
Система подачи топлива спроектирована так, что ничего, кроме бензина на вход ЭМФ подаваться не должно. Что чаще всего входит в понятие этого «ничего»? Посторонние крупные предметы, посторонние мелкие предметы, вода, ржавчина, посторонние хим. соединения и т.д. Источником грязи являются нефтебазы, автозаправочные станции, емкости хранения топлива, сами автовладельцы.
От крупных палок, камней и гвоздей спасает сетка на электробензонасосе (ЭБН). Собственно, для него она и предназначена, т.к. является слишком грубой. Насос, конечно, тоже хорошо бы защитить понадёжней, но ЭБН такого типа плохо работают на всасывание, и дополнительное сопротивление на входе для них недопустимо. Некоторую часть химических «соплей» сетка тоже умудряется отсекать, но настоящей преграды для них, конечно, не представляет. Вода, ржавчина и мелкий песок сквозь неё проходят свободно. Далее по ходу топлива установлен фильтр тонкой очистки топлива (ФТОТ). Его фильтроэлемент имеет тонкость отсева 5 мкм (микрон). Т.е. твёрдые частицы больше 5-ти микрон через него не проскочат. Он не пропустит даже воду. Дальше серьёзных препятствий для грязи нет. Сеточка, запрессованная в штуцер ЭМФ, о которой мы упоминали в начале пьесы (поз.1 на разрезе форсунки), есть фильтр технологический, весьма грубый, предназначенный для защиты внутренностей в процессе производства, транспортировки и хранения. Но и источников грязи на пути от ФТОТ до ЭМФ тоже больше нет. Сентенцию насчет ржавления изнутри стальных трубок во внимание не принимаем, т.к. воды после фильтра быть не должно, а в контакте с бензином сталь не ржавеет.
Переходим от картины идиллической к картине реальной. Грязь в форсунки все-таки попасть может. Каким образом? Фильтр тонкой очистки имеет вполне определённую, зачастую весьма небольшую, грязеёмкость. Частицы грязи, застревая в порах фильтроэлемента, улучшают тонкость отсева, но ухудшают пропускную способность. Через определённое время фильтр настолько плохо начинает пропускать топливо, что давление перед ним начинает угрожающе расти. Наступает момент, когда бумажная шторка рвётся, и вся дрянь, что скопилась в «стакане», радостно повизгивая летит в форсунку. Сеточка сдаётся практически без боя. Занавес, оркестр играет «Реквием».
Вот с этого момента и возникает непреодолимое желание грязь из форсунки вернуть на её законное место – на помойку. Очень сильно этому процессу мешает то обстоятельство, что конструкция выполнена неразборной. И разбирать её не надо. Если вы внимательно читали написанное выше, то сами придете к выводу, что разобранная форсунка – это уже не форсунка. Остаются 2 естественных канала: жиклер и подающий штуцер. (Если уж совсем честно, то штуцер – тоже не очень-то естественный. Производитель не предусмотрел возможность извлечения технологического фильтра. Остальное – самодеятельность.)
Посмотрим на картинку. Увидим такое количество закоулков, «карманов» и лабиринтов, что становится почти очевидно: до конца грязь не удалить ни прямым, ни обратным током жидкости, ни тряской, ни переворотом. Те, кто постарше, помнят чернильницы-«непроливайки». Т.е. удалить грязь полностью весьма… ну скажем так: маловероятно. А главное, это не возможно проконтролировать. После установки «помытой» ЭМФ на ее рабочее место эти притаившееся частички могут сыграть злую шутку в самый неподходящий момент. Забившийся жиклер – это ещё малое зло. Гораздо хуже, когда малая соринка попадет, например, в направляющие клапана, и форсунку заклинит в открытом состоянии.
Ещё худший вариант, когда беда происходит из-за наличия в бензобаке воды. Вообще-то, она там присутствует всегда: конденсацию влаги из атмосферы никто не отменял. Вопрос количества. Образовавшаяся естественным образом вода скапливается постепенно в топливном фильтре и вместе с ним удаляется при своевременной замене. Но операторы АЗС всегда готовы показать нам, что живем не в сказке, и плеснуть в бак такое количество дигидромонооксида, что возможностей ФТОТ хватит минут на 10, не больше. Далее по знакомому сценарию: вода обволакивает фильтроэлемент, ЭБН повысившимся до предела давлением его рвет, вода и грязь попадают в форсунку. Основная беда в том, что большинство сталей, составляющих ЭМФ великолепны в электротехническом отношении, но совершенно не терпят Н2О. Ржавеют не хуже химически чистого железа. Это все. Неистребимый источник грязи внутри самой форсунки. Я лично видел только одну нержавеющую конструкцию: разработки В.Э. Коганера (ЦНИТА, ЛенКАрз). Но он-то понимал, в какой стране живёт.
Что мы имеем в итоге? Первое: грязь извне может попасть только в случае разрыва фильтроэлемента. Второе: никакая промывка не вымоет грязь полностью. Так может быть проще соблюдать элементарные правила эксплуатации форсунки (не помещать в бензобак ничего, кроме бензина, менять вовремя ФТОТ, а в случае сомнений и почаще)? А уж если случилось страшное, то форсунку логичнее поменять на новую? Вполне согласен с доводом: «Некоторые типы ЭМФ настолько дороги и (или) дефицитны, что попытка промыть может спасти ситуацию». Но это уже коммерческий аспект, а его я обещал не затрагивать.
Теперь несколько слов о естественных процессах выделения некоторых веществ из потока углеводородов, именуемого «бензин». Действительно, в течение долгого процесса протекания бензина через «трубу» в узких местах имеют место быть твердые отложения. За счет них сужается проходное сечение жиклера, что приводит к уменьшению производительности ЭМФ. Вот, казалось бы, великолепный повод форсунку помыть! Химии всякой, растворяющей такие вещества, - пруд пруди, только покупай. Но. Оказывается, одновременно с уменьшением диаметра жиклера идет обратный процесс. Твердые частички, размером менее 5 мкм, прошедшие через ФТОТ, бомбардируют отверстия. Такая «пескоструйка» стремится увеличить диаметр отверстий. Оба процесса в первом приближении компенсируют друг друга. Под конец срока службы производительность обычно не выходит за пределы заводских допусков. Тоже как-то надобность мойки становится неочевидной. А вот «отмыть» какой-нибудь пласт отложений в месте, где он никому не мешает, чтобы он прилетел и застрял где-нибудь под клапаном, вероятность всегда имеется.
Так мыть или нет? Просматриваем все вышесказанное, вспоминаем коммерческий аспект, советуемся с клиентом и своей совестью и решаем сами. А вы думали, я вам тут универсальный рецепт предложу?
10. Немного о газовых дозаторах (форсунках).
С развитием в последнее время систем газо-балонного оборудования (ГБО) обострился давно назревший вопрос точного поцилиндрового дозирования газа. Вполне естественным оказалось использование форсунок. Перед разработчиками, однако, встала весьма серьезная проблема: через дозирующее устройство нужно пропихнуть гораздо больший объем, чем в случае жидкого бензина (напомню, форсунка – объемный дозатор). Для этого нужно существенно увеличивать проходное сечение клапанной пары: и диаметр, и подъем клапана. Нужны гораздо большие усилия, развиваемые электромагнитом.
Пошли поначалу количественным путем, благо по наружным габаритам некоторый простор для творчества был. В итоге, якорь по размеру стал похожим на охотничий патрон (некоторые по ошибке называют его «поршнем», и я их понимаю), возвратную пружину можно смело вставлять в автомат Калашникова.
Так бы и ничего страшного, но сразу напомнила о себе диалектика: количество быстренько перетекло в качество. Времена срабатывания/отпускания выросли настолько, что о нормальной кратности можно только мечтать, обеспечить весь диапазон расходов воздуха стало весьма проблематично. Недаром многие производители предлагают возможность добавлять на тяжелых режимах к газу бензин, а то и вовсе на него переходить полностью. «Экономные», правда, просят этого не делать, вот и ходят легенды, как «плох» газ для двигателя.
Внутренние мехпотери тоже не отстают. Мало того, что они огромные, так еще и нестабильные. Причем не только от дозатора к дозатору, но и в одном дозаторе от цикла к циклу. Понятно, что долго такая конструкция не проживет. В варианте с якорем в виде штампованного (!) лепестка, с инерционной массой более-менее справились, но со стабильностью срабатывания стало еще хуже. Для удешевления изделия материалы запорного элемента и седла выбрали не самыми износостойкими. В итоге, ресурс такого устройства сильно напоминает время активной жизни бабочки-подёнки.
С этим надо было что-то делать. Решили выполнить конструкцию разборной и продавать «ремкомплекты». «Мне не нужна «вечная» игла для примуса, я не собираюсь жить вечно» (с). Разбирать и настраивать форсунку в условиях автомастерской, всё равно, что удалять аппендикс в общественном туалете поднятым с пола скальпелем. И зашивать не косметическим хирургическим швом, а сапожной дратвой. Человек, может быть, и выживет, но работник будет уже не тот.
Вполне понятно, что стремясь сэкономить люди идут на такой вариант тем более, что до недавнего времени лучшего никто не предлагал. Но в настоящий момент есть хоть и более дорогие, но технически гораздо более совершенные «необслуживаемые» конструкции. Считая «экономию» весьма полезно учитывать не только сиюминутные единовременные траты, но прикинуть более долгосрочные перспективы, межсервисные интервалы, трудоёмкость технического обслуживания. В конце концов поговорку «Время – деньги» придумали не сегодня.
Если вы обратили внимание, то в описании данных исполнительных механизмов я специально не употребляю слово «форсунка». Во-первых, название «форсунка» (т.е. прецизионный дозатор топлива) надо ещё заслужить. Во-вторых, с установкой ГБО система питания становится битопливной, и удобнее, даже при одинаково высоком уровне конструктива, развести понятия о двух разных исполнительных механизмах: «бензиновая форсунка» и «газовый дозатор». Что касается технической стороны, то из всех, прошедших через мои руки газовых дозаторов только изделия одной японской, одной корейской, одной итальянской и одной российской фирмы можно без натяжки назвать газовыми форсунками.
11. Эпилог.
Спасибо всем, у кого хватило терпения дочитать сей опус до конца. Надеюсь, что писал понятно для начинающих и не очень скучно для опытных. Как и обещал, удержался от использования формул и таких ужасных терминов, как «индуктивность», «постоянная времени», «основание натурального логарифма». Если кто-то не догадался, что такое «дигидромонооксид», рекомендую выполнить самостоятельную работу и обратиться к Википедии.
Вполне возможно, что некоторые, высказанные мной сентенции не являются бесспорными, некоторые несколько устарели, но тут уж сами дальше разбирайтесь. Я ставил перед собой задачу не научить, а дать образное представление. Ибо по моему глубокому убеждению, хорошо в механизме разбирается не тот, кто только знает, а тот, кто знает и представляет, как это работает.
Взято с http://chiptuner.ru/content/pub_22/" target="_blank