Как работает пьезоэлектрика?

На современных двигателях в системах питания используют пьезоэлектрические форсунки. Как они работают и в чем их преимущество перед теми, которые применялись раньше?

На современных двигателях в системах питания используют пьезоэлектрические форсунки. Как они работают и в чем их преимущество перед теми, которые применялись раньше?

Пьезоэлектрические форсунки функционируют на основе пьезоэлектричества (piezo – от греческого «давить»). Ряд веществ, например, кварц, может вырабатывать электрические заряды при деформации кристалла (прямой пьезоэлектрический эффект) или деформироваться при подаче на них электрического заряда (обратный пьезоэлектрический эффект). Пример использования прямого эффекта – пьезоэлектрическая зажигалка. Вы нажимаете на кнопку, которая колеблет кварцевый кристалл, и получаете электрическую искру, поджигающую газ.

В форсунках используется обратный эффект. К пакету кристаллов прикладывается электрическое напряжение, они изменяют свой размер и перемещают связанную с ними запорную иглу. В результате открывается отверстие, через которое подается горючее. Подобрав необходимое количество кристаллов, можно получить заданную величину перемещения запорной иглы. Основное преимущество пьезоэлектрической форсунки – очень высокое быстродействие и электрическое управление режимами работы. Подобная схема позволяет очень точно дозировать подачу горючего и реализовать так называемый многоступенчатый впрыск, когда за один такт сжатия (или впуска) подается несколько порций горючего в зависимости от режима работы мотора. В дизельных двигателях это позволяет получить постепенное нарастание давления в цилиндре, снизить шумность двигателя, обеспечить более полное сгорание топлива.

Подготовили Александр Ландарь и Юрий Дацык
Фото Bosch, Opel