форсунки обычно требует замены или регулировки всего комплекта форсунок.

форсунками с электромагнитнымиуправлением хода иглы.

4. Что называют цикловой подачей топлива и как она определяется? 5. Как зависит цикловая подача топлива от давления в аккумуляторе и продолжительности впрыска?

6. Для какой цели используют двухфазные и многофазные характеристики впрыска топлива?

7. С какой целью применяют запальную порцию топлива?

8. От каких факторов зависит цикловая подача топлива при использовании форсунок с электромагнитным управлением?

9.В какой последовательности выполняют расчет форсунки с электрогидравлическим управлением хода иглы?

10.Какова последовательность расчета электрогидравлического клапана управления ходом иглы форсунки?

11.Как выполняется диагностирование форсунок с электрогидравлическим управлением хода иглы распылителя?

118

7. СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА

СПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ ХОДА ИГЛЫ РАСПЫЛИТЕЛЯ

7.1.Устройство и принцип работы форсунки с пьезоэлектрическим управлением

На рис. 7.1 приведен упрощенный вариант форсунки с пьезоэлектрическим управлением хода иглы [22]. Принцип действия форсунки с пьезоэлектрическим управлением подобен работе форсунки с электрогидравлическим управлением. Только вместо электромагнита используются пьезоэлементы 2, которые разделены электродами 3.

управления; 16 –Спружина

При помощи рычага 4 (см. рис. 7.1) перемещение пьезопривода передается на шток 5 с запорным конусом (клапан управления). Сливное отверстие 6 открывается, давление в камере управления 15 снижается, игла 10 перемещается вверх под действием высокого давления в аккумуляторе 14, открывая сопловые отверстия 11. Начинается процесс подачи топлива. Конструкция и расположение клапана

119

управления может быть различной, но функция одна – изменять величину давления в камере управления.

В пьезоэлектрическом преобразователе активными элементами являются пластины, изготовленные из природного кварца. Возможно применение пьезокерамического материала, например ЦТБС-8 (цирконат ZrO2, титанат бария BaTiO3, окись свинца PbO).

Пьезо – слово греческое и означает «давлю». Известной областью применения пьезоэлементов являются датчики давления. При действии давления на пьезоэлемент на его обкладках возникает разность потенциалов, которую можно измерить. Это явление называется пьезоэлектрическим эффектом.

Прямой пьезоэффект используют в технике для преобразования

электрическом эффекте. Обратный пьезоэффект заключается в том, что внешнее электрическое поле вызывает механическое напряже-

ние внутри материала, которое приводит к изменению формы кри-

ческие вещества (кварц)били искусственныеА (пьезокерамика – цирконат, титанат бария, окись свинца).

сталлической решётки и росту (приращению) геометрических разме-

ров. Указанными свойствами обладают естественные монокристалли-

На рис. 7.2 показаниупрощенный вариант кристаллической решётки пьезоэлемента при отсутствии напряжения (исходное положение) и при подачеСнапряжен я, когда изменение формы кристаллической решётки привело к росту (приращению) геометрических размеров.

Рис.7.2. Изменение формы кристаллической решётки

120

Приращение длины пьезоэлемента прямо пропорционально прилагаемому напряжению. Таким образом, можно управлять приращением длины (ходом) пьезоэлемента, изменяя напряжение на его обкладках. Управляющее напряжение может изменяться в диапазоне от 100 до 200 В и выше.

При подаче напряжения на элемент (столбик), состоящий, например, из 100 кварцевых пластин, он удлиняется (изменяется форма кристаллической решётки). Каждый пьезоэлемент является электромеханическим преобразователем. Если его поместить в переменное электрическое поле, то амплитуда механических колебаний будет изменяться с частотой переменного поля.

На рис. 7.3 показано параллельное включение напряжения питания для пакета, состоящего из 9 пластин [28]. Между пластинами выполнены электроды из серебра толщиной 6 – 12 мкм. Одна сторона пакета жестко закреплена, например, в корпусе форсунки, а вторая сторона способна перемещаться при подаче импульса напряжения. Для перехода пакета пластин в начальное положение необходимо из-

Рис. 7.3. Параллельное включение питания пьезопривода, состоящего из набора пьезопластин

На рис. 7.4 показан общий вид осевого (продольного) пьезопривода, состоящего из набора пьезопластин. Пластины стянуты шпилькой с усилием 250 Н [28].

121

сечения элемента.

Весь технологический процесс изготовления пьезокерамических изделий можно разбить на 7 этапов [28]:

1. Синтез материалов – получение однородного мелкозернистого порошка. Исходным сырьем являются окислы и соли PbO, TiO2, ZrO2, а также добавки.

2. Изготовление заготовок – порошок – прессуют с органическими вяжущими катализаторами.

3. Обжиг – сырье керамической заготовки – подвергают обжигу при температуре 1000 – 1400 оС. Заготовка спеченная представляет собой множество мелких кристаллов. На рис. 7.5 представлен срез керамики под микроскопом высокого разрешения. В одном кубическом сантиметре содержится до 1012 зерен.

4. Механическая обработка.

122

5.Нанесение электродов – вжигание серебряной пасты на обезжиренную поверхность пьезоэлемента при температуре 750 – 800 оС.

6.Поляризация – процесс ориентации произвольно направленных доменов вещества в определенном направлении (в направлении вектора электрического поля).

7.Термостабилизация – стабилизация основных параметров пьезокерамики.

Диэлектрическая природа пьезоэлемента – функционирование за счет действия электрического поля (а не тока проводимости), что приводит к практическому отсутствию тока и выделению теплоты.

Пьезоэлектрическая керамика нашла широкое применение в двигателестроении – в системах впрыска топлива, механизмах газо-

распределения, измерительной и контролирующей аппаратуре. Пьезоприводы нашли применение при созданииИфорсунок с управляемым процессом впрыска топлива. Д

Рис. 7.5. Вид среза керамики под микроскопом

Применение форсунок с быстродействующим пьезоприводом позволяет:

–управлять углом опережения впрыска топлива (раньше или позже относительно верхней мертвой точки);

–уменьшать задержку воспламенения топлива за счет высокого давления и сверхтонкого распыливания топлива;

123