что такое масляная форсунка
Значение масляных форсунок в работе двигателя
Смазка поршневой группы двигателя — наиболее важный аспект, влияющий на производительность и срок службы силового агрегата. Установка масляных форсунок считается обязательной для турбированных и турбодизельных двигателей. Такие системы имеют различные варианты реализации, но обеспечение лёгкости хода поршня и недопущение перегрева являются основными задачами таких устройств. Серийные бензиновые двигатели не всегда оснащаются принудительным впрыском масла и возможна их самостоятельная доработка.
Преимущества масляных форсунок
Все масляные форсунки имеют значительные отличия от обычного маслопровода. Встроенный клапан обеспечивает порог срабатывания в пределах 2–4 бар и зависит от технических характеристик мотора. Использование такого механического ограничения срабатывания даёт возможность не снижать на низких оборотах давление в системе и сохранять динамику и плавность хода. Увеличение скорости, напротив, приводит в движение запорные шарики форсунки, которые давят на пружину, открывая подачу масла.
При работе мотора распределение смазки происходит неравномерно, и одна из сторон цилиндра имеет сильный нагрев. Такие условия возникают при вращении коленвала, что приводит к перераспределению динамических нагрузок. На небольших оборотах это не критично, но увеличение скорости хода поршней вызывает дополнительную нагрузку. Нехватка смазывающего вещества может привести к разрыву масляной плёнки, что окажет негативное влияние на работу силовой установки.
Важность прямой подачи масла
Нехватка теплового зазора наиболее опасна и может вызвать не только перегрев, но и заклинивание двигателя. Даже малейший задир способен привести к разбалансировке и последующему ремонту. Маслосъемные кольца при критических нагрузках также дают обратный эффект и улучшить состояние силовой установки можно только обеспечив скольжение движущихся элементов. В современном моторе масленые форсунки служат для смазки поршневой группы независимо от динамики движения. Не менее важно и теплоотведение, которое позволяет сократить детонацию и обеспечить безопасность в управлении автомобилем.
Даже если установка масляных форсунок не была предусмотрена производителем, внедрение такой системы поможет разгрузить мотор. Если взять за пример автомобиль ВАЗ, то модель 2106 нуждается в доработке, а ВАЗ 2112 уже имеет хорошо организованное решение для поршневой группы. Такая система обладает важными критериями, которые отражаются на работе мотора.
Изготовление поршней из алюминиевых сплавов и установка маслосъемного и компрессионных колец обеспечивает лёгкость хода и равномерное распределение смазки, но эксплуатационные характеристики всегда будут выше у автомобиля с масляными форсунками.
Диагностика и замена масляных форсунок
Среди наиболее слабых мест масляных форсунок стоит выделить пружины запорного клапана. Температурные нагрузки и изменение давления приводят к усталости металла, которая становится причиной поломки и следует вытащить для замены нерабочие детали. Такие неполадки приводят к падению давления на коленвале и являются причиной износа вкладышей шатунных и коренных шеек. Замену форсунок можно рассмотреть на примере ВАЗ 2112, что даст хорошее понимание предстоящих работ.
При подозрении на поломку выполняется проверка масляных форсунок с помощью специального оборудования. Её наиболее удобно провести, используя пневмо-вакуумный тестер. Создаваемое разрежение не может превышать 1 кг/см, а стрелка прибора при испытаниях не должна стремиться к нулю. В таком случае прохождение теста считается успешным, и в замене нет необходимости.
Установка форсунок на ВАЗ 2106 или их обслуживание на более новых моделях показывает высокую эффективность в работе силовой установки. Снижение износа и недопущение критических температур позволит надолго забыть о проблемах с двигателем и сосредоточится на дороге.
РПД Ванкеля 8: масляная форсунка
Сколько копий сломано по поводу масляных форсунок роторных двигателей, попробуем разобраться все таки что это такое и, возможно, развеять некоторые мифы.
Для начала выписка из инструкции:
Как следует из инструкции, форсунки сделаны для смазки боковых поверхностей крышек, а апексы смазываются уже после того, как боковые уплотнители размазывают масло и оно попадает на поверхность статора.
Вскрытие форсунки показало:
Вот и один из недостатков подобной конструкции:
Это смесь неких мелких песчинок, возможно кокса и масла. Подумаем откуда это все берется, для этого разобрал все полностью и набросал схемку.
Итак откуда могут браться инородные элементы в подклапанной полости? Определил для себя два взаимоНЕисключающих варианта:
1. Клапан теряет герметичность или не успевает закрываться при смене направления движения воздуха и засасывает из мотора масло и кокс (наиболее вероятно).
2. Масло попадает из системы вентиляции и впускного тракта вместе с неотфильтрованными песчинками.
Возможны смешанные варианты, что не делает систему лучше.
Пока нахожусь в раздумьях как эту грязь вымывать, не повреждая при этом резиновую мембрану клапана.
Далее разберемся с работой распылителя форсунки.
Известно, что к верхней части форсунки присоединены вакуумные трубки, соединенные в свою очередь с впускным трактом. Обычно это означает что некая система активируется этим вакуумом, а точнее атмосферным давлением с некой иной стороны устройства, но не в этом случае. Исходя из схемы, чтобы клапан открылся со стороны мотора должно быть давление ниже. То есть в моторе должен быть вакуум более высокий, чем в начале тракта впуска.
Так это работает, в моем представлении:
1. В начальный момент процесса впуска ротор создает разряжение большее чем в начале впускного тракта.
2. За счет разница давлений воздух из верхней части форсунки поступает в мотор.
3. Воздух увлекает за собой порцию масла, накопленную в камере подачи, и распыляет ее на боковую поверхность крышки (вероятно, частично оно сразу попадает на апекс).
4. Подача воздуха завершается, когда давление в камере уравнивается с давлением в начале впускного тракта и клапан закрывается (давление может быть и больше за счет динамики воздушного столба).
Теперь про давление масла в форсунке. Подыскивая замену для штатных масляных трубок, много форумов перерыл в поиске значения давления в трубках маслоподачи. Были множественные предположения о значении этого давления от давления основного масляного насоса, до неких несусветных значений. Известно, что дополнительный масляный насос имеет плунжерное исполнение, а плунжерные насосы могут создавать огромные давления. Но, смотрим на конструкцию самих форсунок. В них нет никаких клапанов для задержки масла. Это значит что, если насос будет подавать масло в форсунку и оно не будет распыляться оттуда воздухом, оно просто будет каплями выходить из форсунки. Следовательно, этот насос просто порционный и его сложность обусловлена только лишь необходимостью подать точно определенную порцию масла в камеру подачи масла (что в свою очередь связано с экологией), откуда она потом распыляется воздухом. И именно плунжерный насос хорошо для этого подходит, так как кроме формирования нужного объема масла, он так же делает это независимо от питающего давления основного насоса.
Поэтому делаем вывод, что давление масла в трубках подачи близко к атмосферному с точностью до сопротивлений трубопроводов. Таким образом, при выборе трубок маслоподачи следует руководствоваться только температурным режимом и масло бензо стойкостью.
К сожалению, это делает невозможным переход на маслофорсунки без воздушной системы со стандартным доп насосом — масло просто будет капать из сопла в нерегулируемый момент времени, так как насос может подавать масло не в момент его непосредственного использования (что вообще сложно реализовать, учитывая длины трубопроводов), а за момент впрыска масла отвечает именно воздушная система.
Модификация всей системы с маслофорсунками в сторону отказа от экологии и увеличения ресурса двигателя потребует комплексного подхода:
1. Замена дополнительно насоса с плунжерного порционного на насос с непрерывной подачей или питание непосредственно от основного насоса масляных магистралей (через дроссель разумеется).
2. Организация более высокого давления воздуха на входе в форсунку (минимум атмосферного).
Тогда, вероятно, форсунки будут непрерывно распылять увеличенное количество масла независимо от фазы работы мотора. Расход масла в этом случае будет зависеть от настройки дросселя.
Масляные форсунки охлаждения поршней (маслофорсунки). Что это такое и зачем нужно в двигателе?
Тема масляных форсунок в двигатель сейчас как нельзя популярна. Культивируется она из-за моторов корейских производителей объемом 2,0 литра. Что на них появляются задиры, как раз из-за отсутствия последних. Стоит отметить, что в 2017 году, корейские производители обновили свои моторы, в том числе установили маслофорсунки охлаждения поршней, и уже есть примеры в сети (с пробегами в 250 000 и более тысяч километров), и задиров там нет! Значит они работают, причем эффективно. НО! Многие меня спрашивают – «расскажи подробнее, как они работают, какие бывают и для чего вообще нужны? Я люблю такие технические вопросы, и сегодня вам подробно расскажу, что говорится «от» и «до». Как обычно для тех, кто не любит читать, можете посмотреть видео версию статьи, она в самом низу …
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
Для начала хочу отметить, что масляные форсунки охлаждения поршней ставятся на многие автомобили – это и японские, немецкие, российские, корейские, французские и т.д. производители. Конечно, встречаются они не во всех силовых агрегатах, но в 50 – 60% случаев все же они есть.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ (или что это такое):
Маслофорсунка (или масляная форсунка), охлаждение поршня – система подачи моторного масла непосредственно в нижнюю часть поршней. Делается это для того чтобы убрать излишнюю температуру (особенно в современной, облегченной конструкции двигателя), а также более эффективно смазать стенки цилиндра.
Три типа охлаждения двигателя
Если взять двигатель внутреннего сгорания (будь это дизель или бензин), его конструкция мягко сказать — не идеальна! Я уже писал, что КПД бензинового агрегата, составляет всего – 20 – 25%, дизельного 40 – 50% (что лучше, но также далеко от идеала). И большая часть топлива, если сказать утрировано — преобразуется в тепло (тепловые потери), в бензиновых версиях они могут доходить до 35%! А это очень много.
НО суть не в этом. Чтобы наш двигатель банально не перегрелся, и его не заклинило, нужно эффективное охлаждение. Причем в основном мы должны охлаждать так называемую поршневую группу и систему ГРМ (ведь основная температура именно там).
Какие системы охлаждения мы знаем:
ПАССИВНАЯ
Лично я так ее называю. Металл, из которого состоит блок, можно сделать массивным, с ребрами, для эффективного отвода тепла. Материал можно использовать чугун или скажем алюминий, поршни и кольца (компрессионные и маслосъемные) можно сделать массивными (как и шатуны, коленвал и т.д.) – они прекрасно передают температуру в блок. Камеру сгорания не такой объемной, и такой мотор, будет охлаждать сам себя — скажем при движении. Потоки воздуха будут проходить через «ребра» охлаждая конструкцию. Наверное, все помнят автомобили ЗАЗ (в простонародье «Запорожец»), так вот, он охлаждался именно воздушным методом.
ПЛЮСЫ: Нет лишнего оборудования, которое отбирает мощность у двигателя – типа помпы. Также нет радиаторов, антифриза (ТОСОЛА), термостата и т.д. Что крайне упрощает конструкцию, как мотора, так и системы охлаждения
МИНУСЫ: Сейчас эта система практически не встречается. Все из-за того что ее реально не хватает в жаркие месяцы, мотор просто перегревается. Также нет жидкостного отопления зимой, что крайне неудобно! Такая конструкция сейчас встречается только на мопедах, мотоциклах и некоторой сельхозтехники.
АКТИВНАЯ (или принудительная)
Как вы догадались, эта система современного автомобиля. Простыми словами через головку блока и сам блок, проходит большое количество каналов, в которых циркулирует охлаждающая жидкость (антифриз или ТОСОЛ). Именно она отводит тепло и при помощи радиаторов рассеивает его в окружающую среду. Прокачивает систему — помпа, специальный насос который зачастую запитан (через ременную передачу) от коленчатого вала, хотя сейчас все чаще начали появляется электрические системы (где помпа имеет электромотор).
ПЛЮСАМИ этой системы можно назвать достаточное облегчение, то есть уже не нужно массивных блоков, поршней, коленвалов и прочее. Все и так достаточно хорошо охлаждается
МИНУСАМИ – лично я называю обилием навесного оборудования (помпы, антифризы и т.д.). А также пренебрежение многих производителей, которые так и норовят максимально облегчить мотор, сделать таблеточные поршни и тонкие кольца (хотя они уже не могут эффективно отводить тепло в стенки блока цилиндров). Бездумное облегчение приводит к снижение ресурса.
Но есть и еще один, третий тип охлаждения – при помощи масла, его хочу выделить в отдельный пункт.
Масляное охлаждение
Вот тут можно писать очень долго, но я постараюсь изложить все максимально компактно (а то дипломная получится : ) )
Итак, масло, которое находится в двигателе, имеет не только функцию смазки, защиты, мойки (вымывает шлаки и грязь) – ОНО ТАКЖЕ И ОХЛАЖДАЕТ!
В эпоху, когда машины были не такие оборотистые (лет так 30 — 40 назад), помпы бывало не всегда достаточно, особенно на нагруженных автомобилях (грузовые и автобусы).
Оборотов нет, даже на ходу, большая нагрузка в несколько тонн, неидеальное масло в двигателе (синтетики тогда не было) – и оно банально пригорало от высоких температур.
Начали с этим бороться и как вы наверное уже догадались, начали ставить масляные радиаторы охлаждения. Ставился он рядом с обычным радиатором. Масло стало отводить температуру от поршневой группы и также эффективно ее рассеивать.
ШЛО ВРЕМЯ, как я писал выше моторы стали облегчать, обороты стали расти, и начали появляться первые турбированные агрегаты (были и компрессорные), сейчас не в этом суть. Так как на турбированный агрегат нагрузка больше, топливной смеси он переваривает в разы больше, эти моторы не славились надежностью. Именно у них, первых, были задиры, ресурс был низкий и т.д.
ИМЕННО НА ТУРБО масляные форсунки охлаждения поршней получили большую популярность. Конечно, их устанавливали и на обычные моторы, но гораздо меньше.
Принцип работы масляных форсунок
НУ вот мы и дошли до самого интересного, извините за долгое вступление. Маслофорсунки — это дополнительное масляное охлаждение.
Если взять старые моторы, то при распылении масла в дно поршня, можно было убрать до 15, 20 градусов Цельсия. В современных моторах, где поршни не такие массивные убрать можно гораздо больше (если верить открытым источникам от 30-40 градусов), просто вдумайтесь
Собственно принцип работы очень простой – форсунка врезается в масляную магистраль (про это чуть ниже) и распыляет масло в днище поршня. Не сверху (как многие думают), а именно вниз, где находится шатун.
Масло не только снимает излишнюю температуру, но и лучше смазывает цилиндр двигателя. Причем напор достаточно сильный, но он бьет не всегда.
На малых оборотах (холостой ход), форсунка – НЕ РАБОТАЕТ! Делается это для того чтобы «не забирать» давление масла из пар трения. Ведь масляный насос на холостых оборотах не такой производительный, да и давление в системе не высокое. Если еще «открыть» форсунку, тогда давление в систему еще больше упадет, и масла реально не будет хватать на парах трения (на коленвале, распредвале и т.д.). ДА и температура на холостых, не такая высокая, поэтому надобность в работе форсунки, просто отсутствует.
Средние и высокие обороты. Тут уже совсем другое дело, топлива в цилиндрах начинает сгорать намного больше, обороты высокие, идет перегрев. Вот тут форсунка открывается и начинает распылять масло, эффективно отводя тепло.
СТОИТ ЗАПОМНИТЬ. – маслофорсунка не работает на холостых, а открывается только тогда, когда давление в масляной системе примерно 1,0 – 1,8 БАРА! Что соответствует средним или высоким оборотам
Система очень продуманная и эффективная, доказано не на одном моторе.
Типы форсунок
Для общего понимания, хочется рассказать про основные конструкции. Есть всего три вида форсунок:
В любом случае нужно учитывать, чтобы струя всегда попадала в днище поршня и не перекрывалась, скажем – «шатуном». А также чтобы ее не задевала юбка поршня (первый тип). Поэтому место установки очень тщательно выбирается.
Минусы форсунок
Минусов не так много, но они есть:
Во-первых, нужно понимать, что по сути это клапан, и он также может выходить из строя, либо не держать давления, тогда в масляной магистрали будет просадка. Либо его может «клинить» в закрытом состоянии. Тогда поршень не будет дополучать достаточную смазку и охлаждение, что может привести к задирам.
Во-вторых, нужно использовать качественное масло (хорошую синтетику), чтобы продлить ресурс форсунок охлаждения поршней.
В-третьих, замена масла должна быть чаще. Нельзя допускать, чтобы оно пригорало и критически загрязнялось. Ведь каждая частичка грязи может забить тонкие «сопла»
Почему уберегает от задиров?
Наверное, вы и сами догадались.
Сейчас видео версия статьи, смотрим.
НА этом я заканчиваю свои материалы, думаю, они были вам полезны. Пишите комментарии, подписывайтесь на канал в YOUTUBE искренне ваш, АВТОБЛОГГЕР
(16 голосов, средний: 4,38 из 5)
Похожие новости
Расход топлива после замены масла. Есть ли влияние? Подробно + в.
Почему машина в жару плохо едет. Подробно + видео версия
Стучит (гремит) цепь ГРМ, на холодную или горячую. Как определит.
Добавить комментарий Отменить ответ
Комментарии
ТОП статей за месяц
Скоро праздники, а это значит — большая часть нашей страны будет употреблять алкоголь. Легкий: —…
Напряжение аккумулятора транспортного средства, как и его емкость – самые важные показатели этого автомобильного узла,…
Меня часто спрашивают о выхлопе автомобиля. Зачастую новичкам, да и водителем со стажем не нравится,…
Масляные форсунки на G4KD и G4KE ставить или нет?
На просторах интернета бытует много мнений о пользе и о вреде данной процедуры. В этой статье
мы изложим нашу точку зрения на данный вопрос.
Давайте обратимся к теории. Масляная форсунка предназначена для охлаждения днища поршня,
что позволяет снизить рабочую температуру поршня, увеличив тем самым эффективность работы
ДВС. К смазке пары трения поршень-цилиндр форсунка отношения не имеет. Смазка стенок
цилиндра в основном происходит посредством разбрызгивания масла при вращении коленчатого
вала.
Давайте возьмем в руки поршень от двигателя G4KE, разобранного нами по причине стуков при
работе холодного мотора.
Внимательно изучим повреждение поршня и откроем «Учебник Моториста» изданного Ms
Motorservice, разработчика и производителя деталей двигателей под брендом Kolbenschmidt.
Открываем раздел «Повреждения поршней и их причины» и находим там наше повреждение. И
что же мы видим.
Материал с www.ms-motorservice.com/
Задиры в результате перегрева выглядят иначе и располагаются на головке поршня.
Давайте прочитаем, что пишут инженеры Ms Motorservice о данного рода повреждении:
«Оценка повреждения: Несгоревшее топливо конденсируется на рабочей поверхности
цилиндра, разбавляя или смывая несущую масляную пленку. Это приводит к работе всухую
таких сопряженных скользящих частей, как поршень и цилиндр, что вызывает образование
узких, длинных мест трения. Область поршневых колец остается, как правило, без
повреждений.
УКАЗАНИЕ: Повреждение выражается в наличии мест истирания от избытка топлива в
точках опоры юбки поршня. При работе неповрежденного поршня поверхность в этих местах
имеет обычное пятно контакта.
Возможные причины :
Работа двигателя на переобогащенной смеси и нарушения режима сгорания из-за ошибок в приготовлении смеси или в системе зажигания. Неполное сгорание в результате недостаточного сжатия.
Пусковое устройство холодного двигателя неисправно или слишком долго работает
(карбюраторный двигатель).
Разбавление масла из-за частых поездок на короткие расстояния или из-за переобогащения.»
Учитывая все вышеизложенное можно утверждать, что задиры на юбке поршня на двигателях
Hyundai и Kia G4KD, G4KE, G4NA и им подобных, обусловлены трением в условиях недостаточной
смазки, а не перегревом поршней. Поэтому дополнительное охлаждение поршня не изменит
ситуацию с появлением задиров. Вероятно, корейские инженеры допустили какой-то просчет при
проектировании системы смесеобразования для данных двигателей, и часть смазки просто
смывается со стенок цилиндров топливом при работе мотора. Интересно, что двигатель Mitsubishi
4B11 прототипом которого являются рассматриваемые нами двигатели Hyundai и Kia не имеют
описанных дефектов, что тоже подтверждает нашу точку зрения на данную проблему.
Поэтому наш ответ на вопрос: «ставить форсунки или нет?» — нет, не стоит, и не только потому, что дополнительное охлаждение поршней не изменит ситуацию, а еще и потому что установка
масляных форсунок негативно влияет на давление в масляной системе. Суммарное сечение всех
каналов смазки увеличивается, соответственно снижается скорость потока масла, и никто не
считал, хватит ли производительности масляного насоса, чтобы обеспечить требуемое давление в
системе смазки и соответственно достаточную смазку всех пар трения двигателя.
Для того, чтобы двигатель как можно дольше служил без ремонта, стоит поддерживать уровень
масла на отметке MAX на масляном щупе. Тем самым обеспечивая благоприятные условия смазки
стенок цилиндров посредством разбрызгивания коленчатым валом.
А какое у вас мнение по данному вопросу? Напишите в комментариях.