Топливная система и выбор топливных форсунок
Современные топливные системы скомпонованы с использованием топливной рейки (топливной рампы), топливных форсунок, топливной магистрали с регулятором давления топлива в ней, а также топливного насоса.
Топливные форсунки представлены в виде электромагнитных клапанов с системой электронного управления. Активизация электромагнитного клапана осуществляется за счет поступающего от блока управления двигателем сигнала. В этот самый момент топливный клапан открывается, позволяя топливу проходить по форсунке. Распылители, установленные на концах форсунок, образуют так называемый топливный факел. Стоит отметить, что в подавляющем большинстве современных силовых установок факел распыления направлен к задней части впускного клапана.
Топливные форсунки
Топливные форсунки принято рассчитывать, исходя из объема топлива, который они способны подавать за единицу времени, как правило, за минуту. Разрабатываются форсунки с целью обеспечения подачи конкретного количества топлива. Как мы знаем, расход топлива в двигателе принято измерять в кубических сантиметрах за минуту и задавать с учетом определенного давления в самой топливной системе. За образование в топливной системе конкретного давления отвечает топливный насос, а также топливный регулятор. Большая часть современных топливных насосов способна создавать давление в системе равное примерно 3 бар, разумеется, при соблюдении нормальных рабочих условий. Вот почему большинство производителей форсунок привыкли рассчитывать их именно на такое давление.
Порой производитель топливных форсунок может даже заявить, какое именно количество топлива они будут способны подавать за конкретный промежуток времени. Под этими данными подразумевается 100% рабочих циклов, иными словами, форсунка подаст такое количество топлива, при условии ее полного открытия. К несчастью, в большинстве топливных форсунок не предусмотрена возможность функционирования в рабочем цикле выше 90%. Это обусловлено тем, что существуют определенные временные затраты на закрытие и открытие форсунки, а также на период между импульсами. Чем большим будет время, при котором форсунка находится в открытом положении, тем более надежной будет ее работа.
Продолжительность импульса в данном случае представлена в виде периода времени открытия форсунки, а измерять ее принято в секундах. Что же касается рабочего цикла, то он определяется в виде действительного времени продолжительности импульса, разделенного на теоретический показатель времени, на протяжении которого топливная форсунка остается открытой – это, как правило, происходит в течение двух полных оборотов коленвала двигателя.
В случае со спортивными двигателями существует рекомендация, при которой следует использовать форсунки с определенным запасом по производительности. В данном случае настоятельно рекомендуется не превышать продолжительность рабочего цикла выше показателя в 80 -85 процентов. А если потребовалось обеспечить более длительное время открытия форсунки, лучше всего вообще заменить ее на более производительную.
Особенности подбора производительности топливных форсунок
Выбор топливных форсунок по производительности осуществляется с учетом показателя удельной эффективности расхода. Величина этого показателя (он, к слову, обозначается аббревиатурой BSFC) равно соотношению количества топлива, потребляемого двигателем, к мощности, которую он производит. Вообще, показатель BSFC является своего рода мерой расхода топлива в тот момент, когда двигатель работает с конкретной фиксированной мощностью на тормозном стенде. Измеряется показатель BSFC в единице массы топлива, которая будет расходоваться каждый час на единицу производимой двигателем мощности – кг/кВт*ч. Если же говорить о турбированных двигателях, то в этом случае значение BSFC будет находиться в диапазоне от 0,309 до 0,401 кг/кВт*ч.
Определив величину значения BSFC и показатель мощности, которую необходимо получить на выходе, мы получаем возможность точного расчета необходимой производительности топливных форсунок, обеспечивающих двигатель указанной мощности достаточным количеством топлива.
Давление топлива
Как мы уже говорили, большинство производителей форсунок рассчитывают этот элемент исходя из стандартного значения давления в системе, которое составляет 3 бар. А вот давление в топливной рампе зависит непосредственно от топливного регулятора. Так, повышая или занижая показатель давления в рампе, можно изменять расход топлива, проходящего через форсунку, иными словами, изменять ее производительность. Самым же простым и доступным на сегодня способом по увеличению производительности топливных форсунок можно назвать повышение показателя давления в рампе. Формула зависимости производительности форсунок от показателя давления в магистрали выглядит следующим образом: новое давление в магистрали равняется квадрату прежнего давления в магистрали, умноженному на деление новой производительности форсунок на старую. К примеру, при необходимости увеличения производительности форсунки от 195 кубиков до 230, давление в топливной магистрали придется увеличить на величину 230/195 в квадрате и умноженную на 3 (бар). В итоге получается, что для повышения производительности форсунок до 230 кубических сантиметров в минуту давление в топливной магистрали должно составлять 4,14 бар.
Данная формула позволяет нам определить весьма занимательную зависимость. Так, с целью повышения производительности форсунок вдвое, давление в рампе придется повысить ровно в четыре раза. Разумеется, что такое четырехкратное повышение давления в топливной рампе способен выдержать и обеспечить далеко не каждый насос. Ведь, кроме серьезного повышения давления, насосу в этом случае придется также обеспечивать и вдвое более интенсивную подачу самого топлива. Вот почему для повышения интенсивности подачи топлива многие мастера предпочитают пользоваться немного более рациональным методом – заменой штатных топливных форсунок на форсунки повышенной производительности.
Отметим, что в большинстве случаев заниматься манипуляциями, приводящими к повышению давления в рампе до отметки более чем в 4,5 бар, настоятельно не рекомендуется. Иначе вы рискуете создать условия для нарушения процесс закрытия и открытия самих форсунок. Кроме того, повышение производительности топливных форсунок посредством увеличения давления в магистрали становится причиной изменения факела распыления топлива. А это, в свою очередь, может привести к отрицательным последствиям в процессе образования топливовоздушной смеси в двигателе. Также отметим, что при установке на двигатель форсунок слишком большой производительности появляется риск возникновения проблем с регулировкой холостого хода и настройкой работче всей топливной системы.