Как работает насос форсунка: Топливная система с насос-форсунками: устройство и принцип работы

на какой системе выгоднее содержать авто?

Современные дизельные автомобили практически в 2 раза экономичнее своих бензиновых собратьев. И это неудивительно, ведь КПД бензинового двигателя редко дотягивает до 30%, в то время как турбированный дизель выдает 50% и больше. Залог такой эффективности (кроме турбокомпрессора) — современная система впрыска.

Самые популярные сегодня системы питания — Common Rail и насос-форсунки. Принцип их работы отличается кардинально, но схожая эффективность заставляет многих водителей раздумывать, на какой системе выгоднее содержать авто? Давайте разбираться.

Плюсы и минусы форсунок Common Rail

Эта система питания имеет наибольшее распространение во многом благодаря тому, что постоянно развивается и с каждым годом становится все производительнее. С момента первого запуска в 1997 году, сменилось уже несколько поколений Коммон Рэйл, каждое из которых работает под большим давлением. Четвертое поколение устройств способно развивать 220 МПа.

Достоинства Common Rail:

— работает очень экономично и тихо. Впрыск топлива, благодаря постоянному давлению в рампе, разбивается на несколько этапов. Это обеспечивает плавную работу двигателя, меньшую шумность и сгорание сажи;

— производит малое количество выбросов;

— форсунки хоть и имеют сложную конструкцию, но поддаются ремонту.

Недостатки:

— солярка должна быть очень чистой, особенно важно отсутствие воды;

— дороговизна обслуживания и замены системы;

— если одна форсунка вышла из строя, система полностью останавливается.

Плюсы и минусы двигателя с насос-форсунками

Вторая популярная система прямого впрыска, которая используется в современных дизельных двигателях — насос форсунка. Такое устройство совмещает в себе сразу два узла: и насос высокого давления, и форсунку. Принцип её работы следующий:

— устанавливается отдельно на каждый цилиндр;

— подключается к распредвалу и набирает необходимое давление от него в камеру высокого давления с помощью плунжерного насоса;

— при помощи электромагнитного или пьезоэлектрического клапана регулируется дозированная подача топлива.

Плюсы этой системы в гибком управлении сгорания топлива и отсутствии дополнительного насоса. Работая под давлением 200-220 МПа, насос-форсунка обеспечивает очень высокую экономичность и чистоту выхлопа. При этом двигатель работает также тихо и ровно, как бензиновый.

Но система имеет и явные недостатки:

— быстрый износ насосной части. По статистике сервисного центра Турбомикрон, который занимается обслуживанием системы питания дизелей, ремонт насос форсунок требуется чаще, чем Коммон Рэйл;

— высокие требования к качеству солярки;

— плохая ремонтопригодность. Восстановлению поддаются насосные секции и плунжерные пары. Если проблема сложнее, придется купить достаточно дорогую новую насос-форсунку.

Словом, каждая из систем имеет свои достоинства и недостатки. Но благодаря постоянному развитию Common Rail и разработке 4 поколения насосов, развивающих давление в 220 МПа, рынок дизельных автомобилей на 80% состоит именно из таких представителей. Однако, окончательный выбор за вами!

Система впрыска насос-форсунками дизельных двигателей

Из этой статьи можно узнать об истории появления и развития дизельных форсунок, их устройстве и особенностях функционирования, их плюсах и недостатках.

Насос-форсунка дизельных двигателей

Форсунку очень часто называют инжектором, предназначение которого состоит в подаче и дозировке горючего в камеры сгорания. Для систем подачи топлива автомобилей новых моделей использование форсунок является основой в их конструкции.

В наше время дизельные двигатели становятся все мощнее, экономичнее и их выбросы все более чистые. Чтобы держать эти показатели в норме, нужно чтобы в цилиндрах автомобиля образовывалась хорошая горючая смесь. Именно поэтому системы впрыска топлива должны иметь высокую эффективность.

Топливо должно быть точно дозировано, распылено до мельчайшей фракции и подано в рабочие цилиндры в определенное время. Насос-форсунка дизельных двигателей в состоянии удовлетворить такие большие требования.

Даже Р. Дизелю в свое время хотелось в одном механизме соединить и насос для топлива, и форсунку.

Благодаря такому воссоединению можно было бы отказаться от использования топливопровода высокого давления. После этого давление впрыска значительно бы повысилось.

История развития

Применение технологии прямого впрыска впервые началось с авиационной индустрии в 3-ем десятилетии прошлого века. Где-то через 20 лет эти системы начали применяться в моторах спортивных машин. В 1954-м немецкий концерн Mercedes-Benz запустил серийный выпуск автомобилей, с механизированной системой прямого впрыска горючего. Создана она была другим немецким производителем электроники Bosch.

Приблизительно в то же время изобретатели из Америки опробовали систему прямой подачи топлива на некоторых автомобилях Pontiac, а также Chevrolet. Разработкой занималась Rochester в 1957 году. Попытка принесла не совсем удовлетворительные результаты. Система оказалась нестабильной и очень непростой.

Через десяток лет получилось создать систему, управляемую электроникой.

На форсунки горючее подавалось с помощью электронасоса. Этот насос создавал стабильное давление спустя одинаковые временные интервалы. Год 1973-й был отмечен созданием системы прямой подачи горючего, в конструкцию которой входили электронасос и регулятор-распределитель. Тогда же получилось создать систему впрыска, контролируемой «умной» электроникой.

В начале второй половины XIX века угроза экологической катастрофы нарастала. В эти времена двигатели были большими и мощными. Об экономии задумывались мало. Для достижения большей резвости мотора очень часто аппаратура настраивалась на очень обогащенные смеси.

Это приводило к увеличению расхода топлива и выбросу в атмосферу очень вредных отработанных газов. Со временем, все чаще и все больше ученых и разработчиков начали обращать внимание на вопросы экологии и экономии. Одним из решений данных задач стало изобретение инжектора и целой системы подачи горючего в камеры сгорания.

Уже спустя десятилетие инжектор начал активно устанавливаться в системах подачи горючего. В эти годы начинался этап топливного дефицита. В 80-е продолжалось активное внедрение и эксплуатация инжекторов в связи с заострением экологической ситуации. К вопросу сохранности матушки природы подключались волонтеры и государственные программы.

Устройство форсунки и принцип действия

Принцип работы форсунки в дизелях состоит в топливоподаче и распылении его посредством высокого давления. Составляющие дизельной форсунки: управляющий клапан, запорный поршень, обратный клапан, плунжер, игла-распылитель. Топливное давление в форсунках дизельного двигателя создается благодаря плунжеру. Клапаны форсунок бывают:

• пьезоэлектрические;
• электромагнитные.

Главным компонентом клапана является игла. Пьезоэлектрический отличается от электромагнитного улучшенным быстродействием.

В строении инжектора пружина способствует четкому размещению иглы в седле. Запорный поршень, а также возвратный клапан способствуют регулировке давления горючего. В распылителе ответственность за впрыск горючего в рабочие камеры лежит на игле. Контроль функционирования форсунок происходит благодаря управляющей системе автомобиля.

Насос-форсунка — это управляемый насос, производящий впрыск распыление топлива. Система подачи топлива вместе с насос-форсунками создают высокое давление и производят впрыск необходимого количества горючего в нужный момент. При каждом цилиндре работает по одной такой форсунке, поэтому отпадает потребность в топливопроводах большого давления.

Насос-форсунки размещаются в головке блока двигателя. Кулачки распределительного вала приводят в действие плунжер форсунки с помощью коромысел. Форма кулачка выполнена таким образом, что достигается резкое опускание плунжера и его медленный подъем. Впрыск топлива возможен из-за подачи управляющего тока электронного блока управления.

Устройство форсунок дизельных двигателей в основном похожее для разных типов и видов форсунок. Незначительные отличия в конструкции лишь определяют их подвид, класс или специфическое использование.

На картинке ниже представлена схема устройства форсунки.

Горючая смесь

Хорошая смесь — залог полного и эффективного выгорания топлива. Если же будут отклонения в количестве топлива, давления и времени подачи, то в выхлопных газах увеличится содержание вредных элементов, шумность двигателя и перерасход топлива. Перед впрыском топлива производится предварительная подача небольшого количества горючего под невысоким давлением.

При этом предупреждающем сгорании в цилиндре поднимается температура и давление. Высокий уровень давления способствует мелкому распылению топлива и появлению хорошей горючей смеси. В работе форсунки дизельного двигателя может также быть дополнительный впрыск топлива для регенерации сажевого фильтра.

Для форсунок дизельных двигателей одним из весомых показателей в процессе работы двигателя есть время сдерживания самовоспламенения смеси.

Это время от впрыска до момента воспламенения. Если в этот временной отрезок идет подача большой дозы топлива, происходит резкое повышение давления и увеличивается шумность горения.

Наличие задержки между впрысками влияет на плавность повышения давления в цилиндрах. При окончании впрыска необходимо резкое падение давления и возвращение иглы распылителя обратно. Таким образом, в камеру не попадает топливо, плохо распыленное и с невысоким давлением. При этом наблюдается неполное сгорание смеси, и токсичность выхлопных газов повышается.

Виды форсунок

Электрогидравлическая дизельная форсунка имеет камеру управления, два дросселя (впускной и сливной) и электромагнитный клапан. Основой работы такой форсунки есть стабильное давление топлива при подаче и при завершении подачи горючего. В начале цикла работы электрический ток не подается на клапан, и он закрыт. Игла впрыска плотно прижата к седлу, поэтому впрыска не происходит.

При подаче электричества клапан срабатывает, подавая топливо. Дроссель для слива открывается, и топливо из камеры управления направляется в сливной трубопровод через сам дроссель. Дроссель впуска производит контроль над уравнением давления в камере и сливной магистрали. Давление форсунок понижается, и игла поднимается, производя впрыск топлива.

Пьезоэлектрическая форсунка

Сегодня такой тип форсунок считается наиболее эффективным механизмом впрыска топлива. В ее конструкцию входят: толкатель, клапан, пьезоэлемент и игла. В основе работы устройства лежит гидравлическое давление. Вначале высокое давление прижимает иглу плотно к седлу. При подаче электричества, пьезоэлемент растягивается, воздействуя на поршень.

Происходит открытие клапана, который направляет горючее на слив. Давление, которое действует на иглу, снижается и разница давлений на двух противоположных концах иглы поднимает ее, открывая отверстие и впрыскивая горючее.

Достоинства дизельных форсунок:

• Подача точной дозы горючего способствует экономии топлива;
• Количество вредных выхлопов в воздух значительно ниже за счет лучшего сгорания;
• Повышается мощность двигателя;
• Нечувствительность к плохой погоде при запуске мотора.

Недостатки дизельных форсунок:

• Достаточно сложная и хрупкая конструкция самих форсунок;
• Использование только качественного топлива;
• Недешевый ремонт.

Как проверить форсунки дизельного двигателя

В сегодняшнее время проверка форсунок дизельного двигателя — это не только желательный процесс, но и необходимый, учитывая, что качество отечественного топлива на заправках может быть невысокого качества. Симптомы, которые указывают на то, что форсунки забиты следующие:

• Увеличение расхода горючего;
• Мощность автомобиля снизилась;
• Трудности при запуске мотора.

Проверку форсунок можно проделать самому, но лучше довериться профессионалам, у которых есть соответствующее оборудование.

Алгоритм работы насос-форсунки — АвтоМодерн Дизель Сервис

Алгоритм работы насос-форсунки дизельного двигателя

      Качество распыления дизельного топлива в цилиндре, во многом определяет процесс его горения, и образования токсичных веществ в отработавших газах. Более качественное распыление достигается при высоком давлении, порядка 1800 бар и выше. Однако устаревшие системы дизельных двигателей не могут обеспечить подачу топлива к форсункам под таким давлением, т.к. в таком случае потребовались бы делать топливопроводы высокого давления, с очень большим наружным диаметром из-за увеличения толщины стенок. Чтобы не применять громоздких топливопроводов при увеличении давления впрыска, многие ведущие автомобильные фирмы начали применять насос-форсунки с электронным управлением.

Насос-форсунка представляет собой впрыскивающий насос с узлом управления и форсунку в едином узле индивидуально на каждый цилиндр двигателя.

Система дизельной топливной аппаратуры (электронно управляемая насос-форсунка) начала применяться на грузовых автомобилях с 1994 года, а на легковых четырьмя годами позже. Модульная конструкция систем питания дизельных двигателей с насос-форсунками, позволяет устанавливать их без особых затрат времени, на двигатели различных конструкций.

Обозначение по BOSCH
UIS (UNIT-INJECTOR-SYSTEM)	UPS (UNIT-PUMP-SYSTEM)
Обозначение по Delphi
EUI (Electronic Unit Injectors)	EUP, (Electronic Unit Pumps)

Элемент EUI (насос- форсунка с электронным управлением) в сборе представляет собой механизм — с механическим созданием давления;

• электронным управлением впрыска, что означает управление и контроль бортовым компьютером времени начала впрыска (угла по отношению к положению коленвала) и продолжительности впрыска, тем самым обеспечивается возможность изменять количество впрыскиваемого топлива;
• надлежащим распылом топлива (высокого давления до 2 200 бар)

Ниже приведен наиболее упрощенный алгоритм работы насос- форсунки с электронным управлением, но именно он позволяет наилучшим образом понять схематику работы узла.

В этой позиции плунжер находится в верхней точке, а клапан управления открыт. Топливо идет через всю насос- форсунку (заполнены все полости)	Кулачек давит вниз и плунжер начинает перемещаться, перекрывая входное отверстие. Впрыска не происходит, т.к. клапан все еще открыт и топливо вытесняется через него.

На актуатор (электромагнит) подается напряжение и клапан закрывается с большой скоростью. Плунжер продолжает движение вниз и давление быстро нарастает. Давление топлива преодолевает силу пружины и игла распылителя начинает открытие при давлении ~ 300 бар. Давление продолжает быстро нарастать до 1800…2200 бар и происходит впрыск топлива	После окончания подачи электричества на актуатор электромагнитный клапан открывается, давление резко падает, игла форсунки по воздействием пружины  закрывает отверстие распылителя процесс впрыска заканчивается

      Таким образом, работу насос- форсунки можно условно разделить на 4 хода плунжера: ход впуска и наполнения, предварительный ход, ход нагнетания и впрыска топлива, окончание процесса впрыска. Более подробно алгоритм приведен ниже

	1.    Ход впуска и наполнения. При движения плунжера вверх, под воздействием возвратной пружины, топливо при постоянном давлении поступает по каналу 7 от  насоса низкого давления в полость клапана управления 6, который открыт под воздействием прижимной пружины, так как напряжение на соленоиде отсутствует. По каналам топливо попадает в полость высокого давления 4.
	2. Предварительный ход. Поворачиваясь кулачек кулачкового вала начинает оказывать давление на плунжер 2, который перемещается вниз. Клапан управления все еще открыт и топливо, под давлением движущегося вниз плунжера 2, вытесняется через выпускной канал 8 в систему низкого давления.
	3. Ход нагнетания и процесс впрыска топлива От блока управления на электромагнит 9 клапана управления подается напряжение, и якорь соленоидного клапана под воздействием созданного электромагнитного поля закрывает клапан, преодолевая при этом сопротивление пружины клапана. Сила магнитного потока при этом должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить достаточное уплотнение между плоскостями 10. Чем ближе якорь расположен к ярму, тем больше сила прижатия клапана к седлу, что позволяет снизить величину тока управления соленоидным клапаном, уменьшая расход электроэнергии, и сохраняя при этом закрытое положение клапана. Сообщение между полостями высокого и низкого давления при этом перекрывается. Закрытие соленоидного клапана приводит к изменению тока катушки 9, что определяется блоком управления, как начало подачи топлива. Давление топлива в полости высокого давления при движении плунжера возрастает. Одновременно возрастает давление и в полости распылителя форсунки. При достижении давления начала подъема иглы распылителя около 300 бар игла распылителя слегка приподнимается и начинается впрыск топлива в камеру сгорания (фактическое начало впрыска или начало подачи). Давление впрыска постоянно увеличивается по мере хода плунжера насоса. . Давление продолжает быстро нарастать до 1800…2200 бар и происходит впрыск топлива
	4. Окончание процесса впрыска После полного открытия электромагнитного клапана давление резко падает, игла форсунки при этом закрывает отверстие распылителя, усилием пружины клапан управления возвращается в исходное положение и процесс впрыска заканчивается.

Примечание: 1 – кулачек кулачкового вала; 2 – плунжер; 3 – возвратная пружина; 4 – полость высокого давления; 5 – клапан соленоида; 6 – полость клапана управления; 7 – впускной канал; 8 – выпускной канал; 9 – обмотка соленоида; 10 – седло клапана; 11 – игла форсунки

Обязательным условием эффективного сгорания дизельного топлива является хорошее смесеобразование. Для этого топливо должно подаваться в цилиндр в нужном количестве, в нужный момент и как можно более высоким давлением. Уже при незначительных отклонениях от требуемых параметров распыления топлива отмечается увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, повышение шумности процесса сгорания и увеличение расхода топлива. Важным моментом для процесса сгорания в дизельном двигателе является малая величина задержки самовоспламенения (Задержка самовоспламенения — промежуток времени между началом впрыска топлива и началом повышения давления в цилиндре). Если в этот временной промежуток подается большое количество топлива, то это ведет к резкому повышению давления  в цилиндре, повышению нагрузок на цилиндро- порщневую группу и к резкому увеличению уровня шума процесса сгорания.

Увеличение рабочих циклов

Для достижения большей плавности протекания процесса сгорания, снижения шума и выброса токсичных веществ в насос-форсунках перед основным впрыском осуществляется предварительный впрыск (впрыск под небольшим давлением небольшого количества топлива). Благодаря сгоранию этого малого количества топлива в камере сгорания повышаются давление и температура. Вследствие чего происходит ускоренное самовоспламенение топлива, поданного в ходе основного впрыска. Предварительный впрыск и наличие паузы между предварительным и основным впрыском способствует тому, что давление в камере сгорания повышается не скачкообразно, а относительно равномерно. Вследствие этого достигается снижение шумности процесса сгорания и уменьшение эмиссии окислов азота. В таких форсунках дополнительно устанавливается разгрузочный поршень. Примитивная схема каналов и элементов у такой насос-форсунки дана ниже.

Заполнение камеры высокого давления

В процессе заполнения камеры высокого давления плунжер под действием основной пружины движется кверху, что ведет к увеличению объема камеры высокого давления. Клапан управления насос-форсунки под действием пружины клапана в момент отсутствия магнитного поля от соленоида находится в открытом состоянии и соединяет питающую магистраль и камеру высокого давления. Топливо под давлением из питающей магистрали заполняет камеру высокого давления.

Начало предварительного впрыска

Кулачек кулачкового вала поджимает плунжер книзу. Плунжер, в свою очередь, отжимает топливо из камеры высокого давления в питающую магистраль. Протекание процесса впрыска топлива происходит под управлением блока управления двигателя через соленоид и клапан управления. По сигналу от блока управления двигателем на электромагните (соленоиде) форсунки возникает магнитное поле и клапан управления прижимается к седлу, перекрывая путь топливу из камеры высокого давления в питающую магистраль. Вследствие этого происходит повышение давления в камере высокого давления. Когда давление достигает 180 бар, оно становится выше, чем усилие пружины распылителя. Игла распылителя приподнимается, и начинается предварительный впрыск.

Демпфирование хода иглы распылителя

В процессе предварительного впрыска ход иглы распылителя демпфируется гидравлическим буфером, что дает возможность точно дозировать количество впрыскиваемого топлива.

Это происходит таким образом:
на первой трети хода ничто не мешает ходу иглы. При этом в камеру сгорания предварительно впрыскивается топливо (рис А)

Как только демпферный клапан начнет перемещаться по отверстию в корпусе распылителя (рис В), топливо над иглой распылителя сможет поступать под давлением в зону размещения пружины только через зазор снизу демпферного клапана. Вследствие этого возникает гидравлический буфер, который ограничивает ход иглы распылителя при предварительном впрыске.

Конец предварительного впрыска

Под действием увеличивающегося давления перепускной клапан движется книзу, тем самым увеличивая объем камеры высокого давления. Вследствие этого давление на короткое время падает, и игла распылителя закрывается. Предварительный впрыск закончился. Вследствие перемещения вниз перепускного клапана пружина распылителя сжимается сильнее. Поэтому для повторного открытия иглы распылителя при последующем – основном — впрыске необходимо давление топлива больше, чем при предварительном впрыске.

Начало основного впрыска

Вскоре после запирания иглы распылителя давление в камере высокого давления опять поднимается. Клапан управления под воздействием электромагнита закрыт, а плунжер насос-форсунки движется вниз. Когда давление достигает примерно 300 бар, оно становится больше, чем давление пружины распылителя. Игла распылителя снова поднимается, и в камеру сгорания впрыскивается основная порция топлива. Давление при этом поднимается до 2050 бар, поскольку в камере высокого давления сжимается больше топлива, чем может его выйти через распылитель. При достижении двигателем максимальной мощности, а также при наибольшем крутящем моменте и одновременно самом большом количестве впрыскиваемого топлива давление максимально.

Конец основного впрыска

Конец впрыска, когда с блока управления двигателя перестает поступать сигнал на электромагнитный клапан. При этом клапан управления под действием пружины отходит от седла, и сжимаемое плунжером топливо может поступает во внешнюю магистраль. Давление топлива падает. Игла распылителя закрывается, и перепускной клапан под действием пружины распылителя возвращается в исходное положение. Основной впрыск закончен.

Соленоидный клапан управления

Соленоидный клапан управления можно разделить на две группы – соленоидную (электромагнитную) и непосредственно клапанную. Клапанная группа состоит из клапана управления 2 (рис.), корпуса 12 клапана составляющего единое целое с корпусом насос- форсунки и пружины клапана 1.

Соленоидный клапан управления (принципиальная схема):
1 – пружина клапана управления; 2 – клапан управления; 3 – полость высокого давления; 4 – полость низкого давления; 5 – компенсационная шайба; 6 – катушка актуатора; 7 – кожух; 8 – штекер; 9 – щель для прохода топлива; 10 – уплотнительная плоскость корпуса клапана; 11 – уплотнительная плоскость клапана; 12 – корпус; 13 – накидная гайка; 14 – магнитный диск; 15 – магнитный сердечник; 16 – якорь; 17 – уравнительная пружина

Уплотнительная плоскость 10 корпуса клапана имеет конусообразную форму. Посадочная поверхность клапана 11 имеет точно такую форму, однако угол конуса клапана немного больше угла конуса его корпуса. Когда клапан закрыт и прижат к корпусу, корпус и клапан соприкасаются только по линии седла клапана, благодаря чему достигается очень хорошее уплотнение клапана. Клапан управления и его корпус составляют прецизионную пару и очень плотно подогнаны друг к другу. Магнит состоит из ярма магнитопровода и подвижного якоря 16. Ярмо в свою очередь состоит из магнитного сердечника 15, катушки 6 и штекеров выводных контактов 8. Якорь соединен с клапаном. Между магнитным ярмом и якорем в исходном положении имеется зазор.

Последние поколения насос-форсунок

Указанные выше схемы работы имеют свое развитие в насос- форсунках следующих поколений и других производителей. Так в насос- форсунках производства компаний Delphi, Cummins, CAT клапан управления представляет собой единый узел ни с корпусом насос- форсунки, о непосредственно пару «клапан – обойма клапана», которые при необходимости заменяются в процессе ремонта. Последние поколения насос- форсунок (например, Delphi серии «Е-3») имеют ни один клапан управления, а два, что обеспечивает возможность осуществления до 5 впрысков в пределах предварительного – основного – дожигого. Данные возможности вкупе с дополнительными мерами (например установкой систем EGR, SCR) делают возможным выполнение строжайших норм по экологии («Евро 5», перспективные «Евро 6»). В перспективе разработки по объединению систем Common Rail и насос- форсунок в единую систему.

Схема управления топливной системой «насос-форсунка»

Пример схемы управления топливной системой «насос- форсунка» грузового автомобиля (VOLVO).

форсунка — устройство, принцип работы и ремонт — dieselfors.ru

14.03.2017 / Roman / Блог

Насос-форсунка — гибридная система подачи топлива, соединившая в одном агрегате насос высокого давления и устройство впрыска.

Насос-форсунки расположены в головке блока цилиндров. Каждый цилиндр в системе оснащен персональной насос-форсункой.

Устройство насос-форсунки дизельного двигателя

Плунжер создает необходимое давление внутри инжектора. Специальные кулачки распределительного вала приводят плунжер в действие, воздействуя на него в определенные моменты времени.

Клапан управления отрывается и закрывается при движении плунжера, пропуская топливо из топливной магистрали в  камеру высокого давления. Главной деталью клапана является игла распылителя, которая плотно прижимается пружиной распылителя  отвечает за быстродействие всей системы.

Принцип работы топливных насос-форсунок

Давление в форсунке создается с помощью плунжера, под контролем электронного блока управления, который находится на корпусе насос-форсунки. Клапаны управления бывают электромагнитные и пьезоэлектрические. Пьезоэлектрические форсунки срабатывают в 4 раза быстрее, чем устройства с электромагнитным клапаном, и не допускают образования излишков топлива. Количество подаваемого топлива может достигать 10 порций за один такт, которые распределяются на три фазы:

1. Предварительный впрыск. Когда плунжер двигается вниз под действием специальных кулачков распределительного вала, топливно-воздушная смесь попадает в каналы форсунки, когда клапан закрывается горючее перестает поступать. Когда давление смеси достигает 13 мПа, распылитель преодолевает усилие пружины и подает горючую смесь в камеру сгорания. Предварительный впрыск помогает достигнуть плавного сгорания смеси на следующем этапе.
2. Основной впрыск. Плунжер опускается вниз, клапан управления закрывается и давление топлива увеличивается до 30 мПа. Распылитель пересиливает действие пружины и поднимается вверх. Горючее подается в камеру сгорания под большим напором, поэтому сжимается и сгорает эффективнее. Каждый раз сжатие сопровождается увеличением давления до максимального 220 мПа. Основной впрыск служит для качественного образования смеси горючего на разных режимах работы двигателя.
3. Дополнительный впрыск осуществляется при движении плунжера вниз для очистки сажевого фильтра от накопленной копоти.

Ремонт дизельных насос-форсунок

При нарушении нормальной работы иглы форсунки, система не закрывается вовремя и подача топлива не осуществляется в положенное время. Инжектор не справляется со своей задачей, двигатель работает резко и подаваемые на него нагрузки могут вывести его из строя. Чаще всего в форсунках засоряется распылитель, стираются резиновые прокладки.

Внимание! Подбирая ремонтный комплект для насос-форсунки, приобретайте детали одного производителя, соблюдая марку и модель. Использование прокладок, которые предназначены для форсунки другой марки, приведет к некорректной работе инжектора.

Любой ремонт форсунок или их полная замена требует начинается с демонтажа старых насос-форсунок.

Порядок действий при замене насос-форсунок

1. Сбросьте давление в топливной системе.
2. Открутите крепления с трубок высокого давления и снимите их.Важно! Пометьте, где стояла каждая трубка. Чтобы не запутаться во время установки форсунок обратно.
3. Используя удлиненные торцевые головки, отверните насос-форсунки.
   
4. Аккуратно покачайте инжектор в стороны, чтобы сохранить резьбу.
5. Осторожно удалите с форсунок уплотнительные шайбы. Нельзя выдалбливать их зубилом!
6. С помощью накидного ключа разберите распылитель.
7. Открутите и очистите накидную гайку.
8. Вытащите промежуточный корпус.
9. Очистите все металлические детали устройства.
10. Установите новый распылитель, если требуется. Закрутите накидную гайку.
11. Замените уплотнительные кольца и все детали из ремонтного комплекта.
12. Убедитесь, что все детали находятся на месте и в должном состоянии и установите восстановленную или новую форсунку на место. 
    Внимание! Запрещено ставить форсунки без уплотнительных шайб. Кроме уплотнения и герметизации, они выполняют теплоотводящую функцию. Без них система перегреется и выйдет из строя.
13. С небольшим усилием руками вкрутите форсунку на место. Если форсунка не вкручивается, прочистите резьбу.
14. Присоедините трубки высокого давления  на свои места и закрепите их зажимами.
15. Выверните рукоятку ручной подкачки топлива  и прокачайте до того момента, пока она не станет ходить туго. Заверните ее. Давление в системе создано, запустите двигатель.

Насос — форсунка — ремонт и принцип работы

Современные двигатели внутреннего сгорания состоят из большого количества деталей. Среди них можно встретить абсолютно разные элементы, имеющие совершенно разное, но очень полезное для движка назначение. Не исключением является и такая маленькая деталь, как насос – форсунка. В этой статье мы разберем устройство, принцип действия и ремонт насос — форсунки.

Устройство и принцип работы насос – форсунки

Форсунка представляет собой металлическую трубку со специальные сечением, предназначенным для распыления топливной смеси. Впервые и по сей день, такое устройство применяется на дизельных двигателях, где важны такие важные параметры, как экономичность мотора, низкий уровень его шума и малая токсичность выхлопных газов.

Насос форсунка устанавливается над каждым цилиндром и имеет одинаковое строение. В ее состав обычно входят: запорный поршень, специальный плунжер, игла распылительного устройство, обратный и управляющий клапана и пружина распылительного устройства.

Плунжер представляет собой деталь, которая создает определенное давление внутри форсунки. Накачка происходит во время поступательного движения плунжера. Для этого на распределительном валу имеются специальные кулачки, которые в определенные моменты времени воздействуют на плунжер и приводят его в действие.

Управляющий клапан открывается наравне с движением плунжера и пропускает топливо в камеру сгорания. Конструкция клапана подбирается таким образом, чтобы дизельное топливо в обязательном порядке подалось в распыленном виде. Так оно сгорает эффективнее и экономнее. По принципу действия управляющие клапаны можно разделить на электромагнитные и пьезоэлектрические. Пьезоэлектрические клапана являются самыми эффективными, так как работают быстро и не допускают образование излишков топлива, а также его голодание в определенных участках системы впрыска. Основным элементом любого управляющего клапана является его игла, которая, как раз и отвечает за быстродействие системы.

Пружина распылителя устанавливается для обеспечения плотной посадки иглы. Усилие пружины, обычно, дополняется давлением топлива, созданным в топливном насосе высокого давления. Для этого, на противоположной стороне пружины устанавливается специальный запорный поршень, который и давит на нее под действием топлива.

Управление любой насос — форсункой обеспечивается при помощи электронного блока управления двигателем. ЭБУ получает различные показания со всех датчиков, анализирует их и на основе полученных данных открывает или закрывает форсунки в определенные моменты времени.

Принцип работы:

Видео — Как определить какая насос-форсунка не работает или стучит

Как провести ремонт насос — форсунки своими руками

Конечно, замена неисправной форсунки будет намного правильнее. Однако, если учитывать сегодняшние цены на автозапчасти, то невольно напрашивается мысль о том, почему бы не произвести ремонт старой, ведь это дешевле. В действительности, ремонтный комплект форсунки стоит намного дешевле нового элемента, а потому будет намного выгоднее.

Неисправность форсунок обычно заключается в их засорении или ухудшении уплотняющих свойств внутренних резиновых прокладок. Двигатель, при этом, начинает работать неустойчиво и не развивает номинальной мощности, а расход топлива заметно увеличивается.

При подборе ремонтного комплекта, важно соблюсти марку и модель. Чтобы не ошибиться, рекомендуем снять старую и взять с собой в магазин автозапчастей. Консультанты подберут для вас тот набор, который вам необходим при ремонте. Если вы установите прокладки, предназначенные для форсунки другой модели, то наверняка форсунка будет работать совсем не правильно. Хотя, в большинстве случаев, они имеют совсем разные размеры прокладок, что сделает проблематичным сам ремонт, нежели дальнейшую эксплуатацию такого элемента.

Чтобы отремонтировать старую форсунку, ее необходимо демонтировать. Для этого нужно, в первую очередь, сбросить давление в топливной системе. Это нужно для того, чтобы не испачкаться топливом и не получить мощную струю прямо в лицо.

После этого, откручивается металлическое крепление трубки к форсунке и она выворачивается. Проведите разборку элемента и внимательно запомните расположение и порядок сборки деталей. Это нужно для последующей сборки, чтобы не было такого явления, как появление «лишних» деталей. Теперь проведите очистку металлических частей в то случае, если они подверглись засорению, замените резиновые уплотнители и другие детали, которые есть в ремонтном комплекте форсунки. После этого проведите сборку детали в обратной разборке последовательности.

Заверните форсунку и подключите ее к топливной системе. Так как давление было снижено, необходимо выкрутить рукоятку ручной подкачки топлива и снова создать давление в системе. Качать следует до того момента, пока рукоятка не пойдет туго. После этого, снова заверните ее и можете приступать к запуску двигателя.

Видео — Ремонт насос-форсунок BOSCH

На этом ремонт насос – форсунки завершен. Следует еще раз напомнить, что данная процедура совсем не сложная, а главное – потребует от вас наименьших затрат. Ведь продлить жизнь старой форсунки намного дешевле, чем установить новую

Как уже говорит само название, насос-форсунка представляет собой впрыскивающий насос с узлом управления и форсунку в едином узле.

На каждый цилиндр двигателя приходится по насос-форсунке. Поэтому отсутствуют топливопроводы высокого давления, которые имеются на двигателе с ТНВД.

Как и ТНВД с форсунками, система впрыска с насос-форсунками выполняет следующие функции:

• создает высокое давления для впрыска топлива
• впрыскивает определенное количество топлива в определенный момент

Местонахождение:

Насос-форсунки расположены непосредственно в головке блока.

Крепление:

Насос-форсунки крепятся в головке блока. При установке насос-форсунок необходимо следить за правильным положением их.
Если насос-форсунка не стоит под прямым углом к головке блока, может ослабнуть крепежный болт. Вследствие этого возможно
повреждение как насос-форсунки, так и головки блока.

Устройство насос-форсунки

Привод

На распределительном валу имеется четыре кулачка для привода насос-форсунок. Посредством коромысел усилие передается на плунжеры насос форсунок.

Требования к процессам смесеобразования и сгорания

Обязательным условием эффективного сгорания является хорошее смесеобразование. Для этого топливо должно подаваться в цилиндр в нужном количестве, в нужный момент и под высоким давлением. Уже при незначительных отклонениях от требуемых параметров распыления топлива отмечается увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, повышение шумности процесса сгорания и увеличение расхода топлива. Важным моментом для процесса сгорания в дизельном двигателе является малая величина задержки самовоспламенения. Задержка самовоспламенения представляет собой промежуток времени между началом впрыска топлива и началом повышения давления в камере сгорания. Если в этот временной промежуток подается большое количество
топлива, то это ведет к резкому повышению давления в камере сгорания и, тем самым, к увеличению уровня шума процесса сгорания.

Предварительный впрыск

Для достижения максимально возможной плавности протекания процесса сгорания перед основным впрыском осуществляется
предварительный впрыск малого количества топлива под небольшим давлением. Благодаря сгоранию этого малого количества топлива в камере сгорания повышаются давление и температура. Вследствие этого происходит ускоренное самовоспламенение топлива, поданного в ходе основного впрыска. Предварительный впрыск и наличие паузы между предварительным и основным впрыском способствует тому, что давление в камере сгорания повышается не скачкообразно, а относительно равномерно. Вследствие этого достигается снижение шумности процесса сгорания и уменьшение эмиссии окислов азота.

Основной впрыск

При основном впрыске необходимо достичь хорошего смесеобразования для возможно полного сгорания топлива. Благодаря высокому давлению впрыска достигается очень тонкий распыл топлива, что позволяет получить весьма равномерную смесь топлива и воздуха. Полное сгорание топлива обеспечивает уменьшение выброса вредных веществ и повышение мощности двигателя.

Конец впрыска топлива

Для хорошей работы двигателя важно, чтобы в конце процесса впрыска давление впрыска резко упало, а игла распылителя быстро
возвратилась в исходное положение. При этом предотвращается попадание топлива в камеру сгорания под низким давлением и с
плохим распылом. Такое топливо сгорает не полностью, что ведет к увеличению токсичности выхлопа.

Процесс впрыска топлива, обеспечиваемой системой впрыска с применением насос- форсунок, с уменьшенным давлением при
предварительном впрыске, повышенном давлении и быстром протекании процесса основного впрыска способствует улучшению
показателей работы двигателя.

Заполнение камеры высокого давления

При процессе заполнения камеры высокого давления плунжер под действием пружины движется кверху, что ведет к увеличению объема камеры. Электромагнитный клапан управления насос-форсункой бездействует. Игла клапана находится в положении, открывающем путь топливу из питающей магистрали в камеру высокого давления. Топливо под давлением поступает из питающей магистрали в камеру высокого давления.

Процесс впрыска

Начало предварительного впрыска

Кулачок распределительного вала через коромысло поджимает плунжер книзу; плунжер, в свою очередь, отжимает топливо из камеры
высокого давления в питающую магистраль. Протекание процесса впрыска топлива происходит под управлением блока управления
двигателя через электромагнитный клапан. По сигналу от блока управления двигателем игла электромагнитного клапана прижимается
к седлу, перекрывая путь топливу из камеры высокого давления в питающую магистраль. Вследствие этого происходит повышение
давления в камере. Когда давление достигает 180 бар, оно становится выше, чем усилие пружины распылителя. Игла
распылителя приподнимается, и начинается предварительный впрыск.

Начало предварительного впрыска
Демпфирование хода иглы распылителя

В процессе предварительного впрыска ход иглы распылителя демпфируется гидравлическим буфером, что дает возможность точно дозировать количество впрыскиваемого топлива.

Это происходит таким образом:
на первой трети хода ничто не мешает ходу иглы. При этом в камеру сгорания предварительно впрыскивается топливо

Как только демпферный клапан начнет перемещаться по сверлению корпуса распылителя, топливо над иглой распылителя сможет поступать под давлением в зону размещения пружины только через зазор снизу демпферного клапана. Вследствие этого возникает
гидравлический буфер, который ограничивает ход иглы распылителя при предварительном впрыске.

Процесс впрыска

Конец предварительного впрыска

Непосредственно после открытия иглы форсунки заканчивается предварительный впрыск. Под действием увеличивающегося
давления перепускной клапан движется книзу, тем самым увеличивая объем камеры высокого давления. Вследствие этого давление
на короткое время падает, и игла форсунки закрывается. Предварительный впрыск закончился. Вследствие движения книзу перепускного клапана пружина распылителя сжимается сильнее. Поэтому для повторного открытия иглы форсунки при последующем основном впрыске необходимо давление топлива больше, чем при предварительном впрыске.

Процесс впрыска

Начало основного впрыска

Вскоре после запирания иглы распылителя давление в камере высокого давления опять поднимается. Электромагнитный клапан закрыт, и поршень насос-форсунки движется вниз. Когда давление достигает примерно 300 бар, оно становится больше, чем давление
пружины распылителя. Игла распылителя снова поднимается, и в камеру сгорания впрыскивается основная порция топлива.
Давление при этом поднимается до 2050 бар, поскольку в камере высокого давления сжимается больше топлива, чем может его выйти
через распылитель. При достижении двигателем максимальной мощности, а также при наибольшем крутящем моменте и одновременно
самым большом количестве впрыскиваемого топлива давление максимально.

Процесс впрыска

Конец основного впрыска

Конец впрыска наступает, когда с блока управления двигателя перестает поступать сигнал на электромагнитный клапан.
При этом игла клапана под действием пружины отходит от седла, и сжимаемое плунжером топливо может поступать в питающую
магистраль. Давление топлива падает. Игла распылителя закрывается, и перепускной клапан под действием пружины распылителя
возвращается в исходное положение. Основной впрыск закончился.

Схема топливного контура

Топливо засасывается механическим топливным насосом через фильтр из топливного бака и подается по питающей магистрали в головке блока к насос-форсункам. Избыточное топливо подается обратно в топливный бак через сливную магистраль в головке блока, датчик температуры топлива и охладитель топлива.

1. Охладитель топлива охлаждает сливаемое топливо для предупреждения попадания в топливный бак слишком горячего топлива.
2. Датчик температуры топлива определяет температуру топлива в сливной магистрали и посылает соответствующий сигнал блоку управления двигателю
3. Ограничительный клапан поддерживает давление в сливной магистрали на уровне 1 бар. Благодаря этому достигается постоянство давления топлива на игле электромагнитного клапана.
4. Байпас Если в топливной системе имеется воздух, к примеру при выработанном топливном баке, ограничительный клапан остается закрытым. Воздух выжимается поступающим топливом из системы
5. Головка блока
6. Магистрали. Через дроссельное отверстие отводятся пары топлива, которые могут быть в питающей магистрали
7. Топливный насос подает топливо из топливного бака через фильтр к насос-форсункам
8. Сетка-фильтр улавливает пузырьки воздуха и газа в питающей магистрали. Затем они отводятся через дроссельное отверстие и сливную магистраль
9. Ограничительный клапан регулирует давление топлива в питающей магистрали. При давлении топлива более 7,5 бар клапан открывается, и топливо направляется в зону всасывания топливного насоса
10. Обратный клапан предотвращает слив топлива от топливного насоса в топливный бак при остановке двигателя (давление открытия топлива 0,2 бар)
11. Топливный фильтр защищает топливный контур от загрязнения и попадания в него инородных частиц и воды
12. Топливный бак

Топливный насос расположен непосредственно за вакуумным насосом на головке блока цилиндров. Топливный насос подает топливо из бака к насос- форсункам. Оба насоса имеют общий привод от распределительного вала и поэтому обозначаются как единый тандемный насос.

Насос-форсунки предназначены преимущественно для использования в системах впрыска дизельных двигателях. Они представляют собой одновременно и насос, и распылитель топлива. Их применение позволяет добиться снижения расхода, повышения мощности автомобиля, уменьшения количества вредных выбросов в отработавших газах и снижения уровня шума двигателя. О том, как работают насос-форсунки, вы узнаете из статьи.

Устройство насос-форсунок

Насос форсунки дизельных двигателей устанавливаются индивидуально для каждого цилиндра. Они крепятся в головке блока цилиндров, при этом очень важно выполнить правильный монтаж.

Насос-форсунка в разрезе

Привод насос-форсунки осуществляется от распредвала двигателя. Состоит насос форсунка из следующих элементов:

• Винт с шаровой головкой.
• Плунжер, оснащенный пружиной – создаёт рабочее давление внутри форсунки. Он приводится в движение кулачковым механизмом распредвала и возвращается в исходную позицию под воздействием пружины.
• Приводной кулачок.
• Коромысло.
• Уплотнители – обеспечивают герметичность форсунки.
• Камера высокого давления.
• Игла – выполняет впрыск топлива.
• Клапан – может быть электромагнитным и пьезоэлектрическим. С его помощью осуществляется управление процессом впрыска. Пьезоэлектрический клапан является более современным.
• Магистраль впуска – подает топливо в форсунку.
• Сливная магистраль.
• Обратный клапан и запорный поршень – поддерживают давление топлива на заданном уровне.

Пьезоэлектрический клапан срабатывает намного быстрее электромагнитного, при этом его работа контролируется лишь изменением подаваемого на него напряжения. Конструктивно он состоит из пьезопривода, расположенного в корпусе, оснащенном штекерным разъемом, а также рычажного мультипликатора и иглы распылителя.

Принцип работы насос-форсунки

Формирование и распределение топливовоздушной смеси в системе насос-форсунки происходит в три этапа:

1. Предварительный впрыск – осуществляется для обеспечения плавного сгорания топливовоздушной смеси на основном этапе работы двигателя.
2. Основной впрыск – выполняет образование топливовоздушной смеси в оптимальном для текущего режима соотношении.
3. Дополнительный впрыск – предназначен для очистки системы от остатков сажи в фильтре (регенерации).

Насос форсунка и ее положение в головке блока цилиндров

Сам процесс работы насос-форсунок заключается в следующем:

Кулачковый механизм, расположенный на распредвале, воздействует на плунжер, перемещая его в нижнюю позицию. Это обеспечивает перетекание горючего по каналам топливной форсунки. Когда клапан закрывается, топливо перестает поступать в камеру и давление начинает повышаться до уровня 13 МПа. При достижении критического показателя игла форсунки преодолевает давление пружины и начинает перемещаться в верхнее положение, что и обеспечивает впрыск топлива.

В отличие от других систем двигатели с насос-форсунками не имеют общего ТНВД (топливного насоса высокого давления). Каждый инжектор сам по себе представляет небольшой ТНВД.

Далее, работа форсунки зависит от вида впрыска. При предварительном впрыске топливо поступает в магистраль впуска, и давление падает. В некоторых случаях этот режим может повториться. Во время основного впрыска топлива плунжер продолжает движение вниз, и клапан закрывается. Давление топлива повышается до 30 МПа и лишь по достижению этого уровня игла начинает подниматься, выполняя впрыск и образуя топливовоздушную смесь.

Регулировка количества топлива происходит в зависимости от уровня давления, максимум которого составляет 220 МПа. Завершение основного впрыска происходит открытием клапана, в результате чего уровень сжатия падает, и игла распылителя опускается в исходное положение. Дальнейшее движение плунжера вниз провоцирует дополнительный впрыск топлива (как правило, их два). При этом работа форсунки аналогична основному этапу.

Достоинства и недостатки систем с насос-форсунками

Положительными сторонами применения насос-форсунок являются следующие качества:

• Возможность впрыска топлива под высоким давлением. Это обеспечивает эффективный распыл горючего, а следовательно, и его полное сгорание. Таким образом, дизельные двигатели, оснащенные насос-форсунками, получаются довольно мощными и отличаются экономным расходом топлива.
• Системы впрыска с насос-форсунками работают с меньшим уровнем шума.
• Высокая устойчивость к остановке двигателя в случае наличия поломок форсунок.
• Более эффективный распыл обеспечивает низкий уровень сажи в выхлопах, а потому такие системы можно назвать более экологичными.
• Отсутствие чувствительности к температуре окружающей среды и погодным условиям эксплуатации двигателя.

В числе недостатков можно отметить:

• Сложное устройство форсунки и следовательно ее высокую стоимость. Также они практически не подлежат ремонту и в случае неисправности требуют полной замены.
• Так же, как и для системы Common Rail, для корректной работы насос-форсунок требуется применение качественного топлива с минимальным количеством примесей и присадок.

Частой неисправностью форсунок является их загрязнение. Определить последнее можно по следующим симптомам:

• Резкое повышение расхода топлива.
• Существенное падение мощности двигателя автомобиля.
• Ощутимые сложности при запуске мотора.

Несмотря на то что системы с насос-форсунками постепенно вытесняются двигателями Common Rail, они имеют несомненные преимущества, которые и обеспечивают их сферу применения в современном автомобилестроении.

Алгоритм работы насос-форсунки дизельного двигателя

Качество распыления дизельного топлива в цилиндре, во многом определяет процесс его горения, и образования токсичных веществ в отработавших газах. Более качественное распыление достигается при высоком давлении, порядка 1800 бар и выше. Однако устаревшие системы дизельных двигателей не могут обеспечить подачу топлива к форсункам под таким давлением, т.к. в таком случае потребовались бы делать топливопроводы высокого давления, с очень большим наружным диаметром из-за увеличения толщины стенок. Чтобы не применять громоздких топливопроводов при увеличении давления впрыска, многие ведущие автомобильные фирмы начали применять насос-форсунки с электронным управлением.

Насос-форсунка представляет собой впрыскивающий насос с узлом управления и форсунку в едином узле индивидуально на каждый цилиндр двигателя.

Система дизельной топливной аппаратуры (электронно управляемая насос-форсунка) начала применяться на грузовых автомобилях с 1994 года, а на легковых четырьмя годами позже. Модульная конструкция систем питания дизельных двигателей с насос-форсунками, позволяет устанавливать их без особых затрат времени, на двигатели различных конструкций.

Обозначение по BOSCH
UIS (UNIT-INJECTOR-SYSTEM)	UPS (UNIT-PUMP-SYSTEM)
Обозначение по Delphi
EUI (Electronic Unit Injectors)	EUP, (Electronic Unit Pumps)

Элемент EUI (насос- форсунка с электронным управлением) в сборе представляет собой механизм — с механическим созданием давления;

• электронным управлением впрыска, что означает управление и контроль бортовым компьютером времени начала впрыска (угла по отношению к положению коленвала) и продолжительности впрыска, тем самым обеспечивается возможность изменять количество впрыскиваемого топлива;
• надлежащим распылом топлива (высокого давления до 2 200 бар)

Ниже приведен наиболее упрощенный алгоритм работы насос- форсунки с электронным управлением, но именно он позволяет наилучшим образом понять схематику работы узла.

В этой позиции плунжер находится в верхней точке, а клапан управления открыт. Топливо идет через всю насос- форсунку (заполнены все полости)	Кулачек давит вниз и плунжер начинает перемещаться, перекрывая входное отверстие. Впрыска не происходит, т.к. клапан все еще открыт и топливо вытесняется через него.

На актуатор (электромагнит) подается напряжение и клапан закрывается с большой скоростью. Плунжер продолжает движение вниз и давление быстро нарастает. Давление топлива преодолевает силу пружины и игла распылителя начинает открытие при давлении

300 бар. Давление продолжает быстро нарастать до 1800…2200 бар и происходит впрыск топлива

После окончания подачи электричества на актуатор электромагнитный клапан открывается, давление резко падает, игла форсунки по воздействием пружины закрывает отверстие распылителя процесс впрыска заканчивается

Таким образом, работу насос- форсунки можно условно разделить на 4 хода плунжера: ход впуска и наполнения, предварительный ход, ход нагнетания и впрыска топлива, окончание процесса впрыска. Более подробно алгоритм приведен ниже

1. Ход впуска и наполнения. При движения плунжера вверх, под воздействием возвратной пружины, топливо при постоянном давлении поступает по каналу 7 от насоса низкого давления в полость клапана управления 6, который открыт под воздействием прижимной пружины, так как напряжение на соленоиде отсутствует. По каналам топливо попадает в полость высокого давления 4.
	2. Предварительный ход. Поворачиваясь кулачек кулачкового вала начинает оказывать давление на плунжер 2, который перемещается вниз. Клапан управления все еще открыт и топливо, под давлением движущегося вниз плунжера 2, вытесняется через выпускной канал 8 в систему низкого давления.
	3. Ход нагнетания и процесс впрыска топлива От блока управления на электромагнит 9 клапана управления подается напряжение, и якорь соленоидного клапана под воздействием созданного электромагнитного поля закрывает клапан, преодолевая при этом сопротивление пружины клапана. Сила магнитного потока при этом должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить достаточное уплотнение между плоскостями 10. Чем ближе якорь расположен к ярму, тем больше сила прижатия клапана к седлу, что позволяет снизить величину тока управления соленоидным клапаном, уменьшая расход электроэнергии, и сохраняя при этом закрытое положение клапана. Сообщение между полостями высокого и низкого давления при этом перекрывается. Закрытие соленоидного клапана приводит к изменению тока катушки 9, что определяется блоком управления, как начало подачи топлива. Давление топлива в полости высокого давления при движении плунжера возрастает. Одновременно возрастает давление и в полости распылителя форсунки. При достижении давления начала подъема иглы распылителя около 300 бар игла распылителя слегка приподнимается и начинается впрыск топлива в камеру сгорания (фактическое начало впрыска или начало подачи). Давление впрыска постоянно увеличивается по мере хода плунжера насоса. . Давление продолжает быстро нарастать до 1800…2200 бар и происходит впрыск топлива
	4. Окончание процесса впрыска После полного открытия электромагнитного клапана давление резко падает, игла форсунки при этом закрывает отверстие распылителя, усилием пружины клапан управления возвращается в исходное положение и процесс впрыска заканчивается.

Примечание: 1 – кулачек кулачкового вала; 2 – плунжер; 3 – возвратная пружина; 4 – полость высокого давления; 5 – клапан соленоида; 6 – полость клапана управления; 7 – впускной канал; 8 – выпускной канал; 9 – обмотка соленоида; 10 – седло клапана; 11 – игла форсунки

Обязательным условием эффективного сгорания дизельного топлива является хорошее смесеобразование. Для этого топливо должно подаваться в цилиндр в нужном количестве, в нужный момент и как можно более высоким давлением. Уже при незначительных отклонениях от требуемых параметров распыления топлива отмечается увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, повышение шумности процесса сгорания и увеличение расхода топлива. Важным моментом для процесса сгорания в дизельном двигателе является малая величина задержки самовоспламенения (Задержка самовоспламенения — промежуток времени между началом впрыска топлива и началом повышения давления в цилиндре). Если в этот временной промежуток подается большое количество топлива, то это ведет к резкому повышению давления в цилиндре, повышению нагрузок на цилиндро- порщневую группу и к резкому увеличению уровня шума процесса сгорания.

Увеличение рабочих циклов

Для достижения большей плавности протекания процесса сгорания, снижения шума и выброса токсичных веществ в насос-форсунках перед основным впрыском осуществляется предварительный впрыск (впрыск под небольшим давлением небольшого количества топлива). Благодаря сгоранию этого малого количества топлива в камере сгорания повышаются давление и температура. Вследствие чего происходит ускоренное самовоспламенение топлива, поданного в ходе основного впрыска. Предварительный впрыск и наличие паузы между предварительным и основным впрыском способствует тому, что давление в камере сгорания повышается не скачкообразно, а относительно равномерно. Вследствие этого достигается снижение шумности процесса сгорания и уменьшение эмиссии окислов азота. В таких форсунках дополнительно устанавливается разгрузочный поршень. Примитивная схема каналов и элементов у такой насос-форсунки дана ниже.

Заполнение камеры высокого давления

В процессе заполнения камеры высокого давления плунжер под действием основной пружины движется кверху, что ведет к увеличению объема камеры высокого давления. Клапан управления насос-форсунки под действием пружины клапана в момент отсутствия магнитного поля от соленоида находится в открытом состоянии и соединяет питающую магистраль и камеру высокого давления. Топливо под давлением из питающей магистрали заполняет камеру высокого давления.

Начало предварительного впрыска

Кулачек кулачкового вала поджимает плунжер книзу. Плунжер, в свою очередь, отжимает топливо из камеры высокого давления в питающую магистраль. Протекание процесса впрыска топлива происходит под управлением блока управления двигателя через соленоид и клапан управления. По сигналу от блока управления двигателем на электромагните (соленоиде) форсунки возникает магнитное поле и клапан управления прижимается к седлу, перекрывая путь топливу из камеры высокого давления в питающую магистраль. Вследствие этого происходит повышение давления в камере высокого давления. Когда давление достигает 180 бар, оно становится выше, чем усилие пружины распылителя. Игла распылителя приподнимается, и начинается предварительный впрыск.

Демпфирование хода иглы распылителя

В процессе предварительного впрыска ход иглы распылителя демпфируется гидравлическим буфером, что дает возможность точно дозировать количество впрыскиваемого топлива.

Это происходит таким образом:
на первой трети хода ничто не мешает ходу иглы. При этом в камеру сгорания предварительно впрыскивается топливо (рис А)

Как только демпферный клапан начнет перемещаться по отверстию в корпусе распылителя (рис В), топливо над иглой распылителя сможет поступать под давлением в зону размещения пружины только через зазор снизу демпферного клапана. Вследствие этого возникает гидравлический буфер, который ограничивает ход иглы распылителя при предварительном впрыске.

Конец предварительного впрыска

Под действием увеличивающегося давления перепускной клапан движется книзу, тем самым увеличивая объем камеры высокого давления. Вследствие этого давление на короткое время падает, и игла распылителя закрывается. Предварительный впрыск закончился. Вследствие перемещения вниз перепускного клапана пружина распылителя сжимается сильнее. Поэтому для повторного открытия иглы распылителя при последующем – основном — впрыске необходимо давление топлива больше, чем при предварительном впрыске.

Начало основного впрыска

Вскоре после запирания иглы распылителя давление в камере высокого давления опять поднимается. Клапан управления под воздействием электромагнита закрыт, а плунжер насос-форсунки движется вниз. Когда давление достигает примерно 300 бар, оно становится больше, чем давление пружины распылителя. Игла распылителя снова поднимается, и в камеру сгорания впрыскивается основная порция топлива. Давление при этом поднимается до 2050 бар, поскольку в камере высокого давления сжимается больше топлива, чем может его выйти через распылитель. При достижении двигателем максимальной мощности, а также при наибольшем крутящем моменте и одновременно самом большом количестве впрыскиваемого топлива давление максимально.

Конец основного впрыска

Конец впрыска, когда с блока управления двигателя перестает поступать сигнал на электромагнитный клапан. При этом клапан управления под действием пружины отходит от седла, и сжимаемое плунжером топливо может поступает во внешнюю магистраль. Давление топлива падает. Игла распылителя закрывается, и перепускной клапан под действием пружины распылителя возвращается в исходное положение. Основной впрыск закончен.

Соленоидный клапан управления

Соленоидный клапан управления можно разделить на две группы – соленоидную (электромагнитную) и непосредственно клапанную. Клапанная группа состоит из клапана управления 2 (рис.), корпуса 12 клапана составляющего единое целое с корпусом насос- форсунки и пружины клапана 1.

Соленоидный клапан управления (принципиальная схема):
1 – пружина клапана управления; 2 – клапан управления; 3 – полость высокого давления; 4 – полость низкого давления; 5 – компенсационная шайба; 6 – катушка актуатора; 7 – кожух; 8 – штекер; 9 – щель для прохода топлива; 10 – уплотнительная плоскость корпуса клапана; 11 – уплотнительная плоскость клапана; 12 – корпус; 13 – накидная гайка; 14 – магнитный диск; 15 – магнитный сердечник; 16 – якорь; 17 – уравнительная пружина

Уплотнительная плоскость 10 корпуса клапана имеет конусообразную форму. Посадочная поверхность клапана 11 имеет точно такую форму, однако угол конуса клапана немного больше угла конуса его корпуса. Когда клапан закрыт и прижат к корпусу, корпус и клапан соприкасаются только по линии седла клапана, благодаря чему достигается очень хорошее уплотнение клапана. Клапан управления и его корпус составляют прецизионную пару и очень плотно подогнаны друг к другу. Магнит состоит из ярма магнитопровода и подвижного якоря 16. Ярмо в свою очередь состоит из магнитного сердечника 15, катушки 6 и штекеров выводных контактов 8. Якорь соединен с клапаном. Между магнитным ярмом и якорем в исходном положении имеется зазор.

Последние поколения насос-форсунок

Указанные выше схемы работы имеют свое развитие в насос- форсунках следующих поколений и других производителей. Так в насос- форсунках производства компаний Delphi, Cummins, CAT клапан управления представляет собой единый узел ни с корпусом насос- форсунки, о непосредственно пару «клапан – обойма клапана», которые при необходимости заменяются в процессе ремонта. Последние поколения насос- форсунок (например, Delphi серии «Е-3») имеют ни один клапан управления, а два, что обеспечивает возможность осуществления до 5 впрысков в пределах предварительного – основного – дожигого. Данные возможности вкупе с дополнительными мерами (например установкой систем EGR, SCR) делают возможным выполнение строжайших норм по экологии («Евро 5», перспективные «Евро 6»). В перспективе разработки по объединению систем Common Rail и насос- форсунок в единую систему.

Схема управления топливной системой «насос-форсунка»

Пример схемы управления топливной системой «насос- форсунка» грузового автомобиля (VOLVO).

«>

Устройство и принцип действия системы с насос форсунками

Как уже говорит само название, насос-форсунка представляет собой впрыскивающий насос с узлом управления и форсунку в едином узле.

На каждый цилиндр двигателя приходится по насос-форсунке. Поэтому отсутствуют топливопроводы высокого давления, которые имеются на двигателе с ТНВД.

Как и ТНВД с форсунками, система впрыска с насос-форсунками выполняет следующие функции:

• создает высокое давления для впрыска топлива
• впрыскивает определенное количество топлива в определенный момент

Местонахождение:

Насос-форсунки расположены непосредственно в головке блока.

Крепление:

Насос-форсунки крепятся в головке блока. При установке насос-форсунок необходимо следить за правильным положением их.
Если насос-форсунка не стоит под прямым углом к головке блока, может ослабнуть крепежный болт. Вследствие этого возможно
повреждение как насос-форсунки, так и головки блока.

Устройство насос-форсунки

Привод

На распределительном валу имеется четыре кулачка для привода насос-форсунок. Посредством коромысел усилие передается на плунжеры насос форсунок.

Требования к процессам смесеобразования и сгорания

Обязательным условием эффективного сгорания является хорошее смесеобразование. Для этого топливо должно подаваться в цилиндр в нужном количестве, в нужный момент и под высоким давлением. Уже при незначительных отклонениях от требуемых параметров распыления топлива отмечается увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, повышение шумности процесса сгорания и увеличение расхода топлива. Важным моментом для процесса сгорания в дизельном двигателе является малая величина задержки самовоспламенения. Задержка самовоспламенения представляет собой промежуток времени между началом впрыска топлива и началом повышения давления в камере сгорания. Если в этот временной промежуток подается большое количество
топлива, то это ведет к резкому повышению давления в камере сгорания и, тем самым, к увеличению уровня шума процесса сгорания.

Предварительный впрыск

Для достижения максимально возможной плавности протекания процесса сгорания перед основным впрыском осуществляется
предварительный впрыск малого количества топлива под небольшим давлением. Благодаря сгоранию этого малого количества топлива в камере сгорания повышаются давление и температура. Вследствие этого происходит ускоренное самовоспламенение топлива, поданного в ходе основного впрыска. Предварительный впрыск и наличие паузы между предварительным и основным впрыском способствует тому, что давление в камере сгорания повышается не скачкообразно, а относительно равномерно. Вследствие этого достигается снижение шумности процесса сгорания и уменьшение эмиссии окислов азота.

Основной впрыск

При основном впрыске необходимо достичь хорошего смесеобразования для возможно полного сгорания топлива. Благодаря высокому давлению впрыска достигается очень тонкий распыл топлива, что позволяет получить весьма равномерную смесь топлива и воздуха. Полное сгорание топлива обеспечивает уменьшение выброса вредных веществ и повышение мощности двигателя.

Конец впрыска топлива

Для хорошей работы двигателя важно, чтобы в конце процесса впрыска давление впрыска резко упало, а игла распылителя быстро
возвратилась в исходное положение. При этом предотвращается попадание топлива в камеру сгорания под низким давлением и с
плохим распылом. Такое топливо сгорает не полностью, что ведет к увеличению токсичности выхлопа.

Процесс впрыска топлива, обеспечиваемой системой впрыска с применением насос- форсунок, с уменьшенным давлением при
предварительном впрыске, повышенном давлении и быстром протекании процесса основного впрыска способствует улучшению
показателей работы двигателя.

Заполнение камеры высокого давления

При процессе заполнения камеры высокого давления плунжер под действием пружины движется кверху, что ведет к увеличению объема камеры. Электромагнитный клапан управления насос-форсункой бездействует. Игла клапана находится в положении, открывающем путь топливу из питающей магистрали в камеру высокого давления. Топливо под давлением поступает из питающей магистрали в камеру высокого давления.

Процесс впрыска

Начало предварительного впрыска

Кулачок распределительного вала через коромысло поджимает плунжер книзу; плунжер, в свою очередь, отжимает топливо из камеры
высокого давления в питающую магистраль. Протекание процесса впрыска топлива происходит под управлением блока управления
двигателя через электромагнитный клапан. По сигналу от блока управления двигателем игла электромагнитного клапана прижимается
к седлу, перекрывая путь топливу из камеры высокого давления в питающую магистраль. Вследствие этого происходит повышение
давления в камере. Когда давление достигает 180 бар, оно становится выше, чем усилие пружины распылителя. Игла
распылителя приподнимается, и начинается предварительный впрыск.

Начало предварительного впрыска
Демпфирование хода иглы распылителя

В процессе предварительного впрыска ход иглы распылителя демпфируется гидравлическим буфером, что дает возможность точно дозировать количество впрыскиваемого топлива.

Это происходит таким образом:
на первой трети хода ничто не мешает ходу иглы. При этом в камеру сгорания предварительно впрыскивается топливо

Как только демпферный клапан начнет перемещаться по сверлению корпуса распылителя, топливо над иглой распылителя сможет поступать под давлением в зону размещения пружины только через зазор снизу демпферного клапана. Вследствие этого возникает
гидравлический буфер, который ограничивает ход иглы распылителя при предварительном впрыске.

Процесс впрыска

Конец предварительного впрыска

Непосредственно после открытия иглы форсунки заканчивается предварительный впрыск. Под действием увеличивающегося
давления перепускной клапан движется книзу, тем самым увеличивая объем камеры высокого давления. Вследствие этого давление
на короткое время падает, и игла форсунки закрывается. Предварительный впрыск закончился. Вследствие движения книзу перепускного клапана пружина распылителя сжимается сильнее. Поэтому для повторного открытия иглы форсунки при последующем основном впрыске необходимо давление топлива больше, чем при предварительном впрыске.

Процесс впрыска

Начало основного впрыска

Вскоре после запирания иглы распылителя давление в камере высокого давления опять поднимается. Электромагнитный клапан закрыт, и поршень насос-форсунки движется вниз. Когда давление достигает примерно 300 бар, оно становится больше, чем давление
пружины распылителя. Игла распылителя снова поднимается, и в камеру сгорания впрыскивается основная порция топлива.
Давление при этом поднимается до 2050 бар, поскольку в камере высокого давления сжимается больше топлива, чем может его выйти
через распылитель. При достижении двигателем максимальной мощности, а также при наибольшем крутящем моменте и одновременно
самым большом количестве впрыскиваемого топлива давление максимально.

Процесс впрыска

Конец основного впрыска

Конец впрыска наступает, когда с блока управления двигателя перестает поступать сигнал на электромагнитный клапан.
При этом игла клапана под действием пружины отходит от седла, и сжимаемое плунжером топливо может поступать в питающую
магистраль. Давление топлива падает. Игла распылителя закрывается, и перепускной клапан под действием пружины распылителя
возвращается в исходное положение. Основной впрыск закончился.

Схема топливного контура

Топливо засасывается механическим топливным насосом через фильтр из топливного бака и подается по питающей магистрали в головке блока к насос-форсункам. Избыточное топливо подается обратно в топливный бак через сливную магистраль в головке блока, датчик температуры топлива и охладитель топлива.

1. Охладитель топлива охлаждает сливаемое топливо для предупреждения попадания в топливный бак слишком горячего топлива.
2. Датчик температуры топлива определяет температуру топлива в сливной магистрали и посылает соответствующий сигнал блоку управления двигателю
3. Ограничительный клапан поддерживает давление в сливной магистрали на уровне 1 бар. Благодаря этому достигается постоянство давления топлива на игле электромагнитного клапана.
4. Байпас Если в топливной системе имеется воздух, к примеру при выработанном топливном баке, ограничительный клапан остается закрытым. Воздух выжимается поступающим топливом из системы
5. Головка блока
6. Магистрали. Через дроссельное отверстие отводятся пары топлива, которые могут быть в питающей магистрали
7. Топливный насос подает топливо из топливного бака через фильтр к насос-форсункам
8. Сетка-фильтр улавливает пузырьки воздуха и газа в питающей магистрали. Затем они отводятся через дроссельное отверстие и сливную магистраль
9. Ограничительный клапан регулирует давление топлива в питающей магистрали. При давлении топлива более 7,5 бар клапан открывается, и топливо направляется в зону всасывания топливного насоса
10. Обратный клапан предотвращает слив топлива от топливного насоса в топливный бак при остановке двигателя (давление открытия топлива 0,2 бар)
11. Топливный фильтр защищает топливный контур от загрязнения и попадания в него инородных частиц и воды
12. Топливный бак

Топливный насос расположен непосредственно за вакуумным насосом на головке блока цилиндров. Топливный насос подает топливо из бака к насос- форсункам. Оба насоса имеют общий привод от распределительного вала и поэтому обозначаются как единый тандемный насос.

Насос-форсунки предназначены преимущественно для использования в системах впрыска дизельных двигателях. Они представляют собой одновременно и насос, и распылитель топлива. Их применение позволяет добиться снижения расхода, повышения мощности автомобиля, уменьшения количества вредных выбросов в отработавших газах и снижения уровня шума двигателя. О том, как работают насос-форсунки, вы узнаете из статьи.

Устройство насос-форсунок

Насос форсунки дизельных двигателей устанавливаются индивидуально для каждого цилиндра. Они крепятся в головке блока цилиндров, при этом очень важно выполнить правильный монтаж.

Насос-форсунка в разрезе

Привод насос-форсунки осуществляется от распредвала двигателя. Состоит насос форсунка из следующих элементов:

• Винт с шаровой головкой.
• Плунжер, оснащенный пружиной – создаёт рабочее давление внутри форсунки. Он приводится в движение кулачковым механизмом распредвала и возвращается в исходную позицию под воздействием пружины.
• Приводной кулачок.
• Коромысло.
• Уплотнители – обеспечивают герметичность форсунки.
• Камера высокого давления.
• Игла – выполняет впрыск топлива.
• Клапан – может быть электромагнитным и пьезоэлектрическим. С его помощью осуществляется управление процессом впрыска. Пьезоэлектрический клапан является более современным.
• Магистраль впуска – подает топливо в форсунку.
• Сливная магистраль.
• Обратный клапан и запорный поршень – поддерживают давление топлива на заданном уровне.

Пьезоэлектрический клапан срабатывает намного быстрее электромагнитного, при этом его работа контролируется лишь изменением подаваемого на него напряжения. Конструктивно он состоит из пьезопривода, расположенного в корпусе, оснащенном штекерным разъемом, а также рычажного мультипликатора и иглы распылителя.

Принцип работы насос-форсунки

Формирование и распределение топливовоздушной смеси в системе насос-форсунки происходит в три этапа:

1. Предварительный впрыск – осуществляется для обеспечения плавного сгорания топливовоздушной смеси на основном этапе работы двигателя.
2. Основной впрыск – выполняет образование топливовоздушной смеси в оптимальном для текущего режима соотношении.
3. Дополнительный впрыск – предназначен для очистки системы от остатков сажи в фильтре (регенерации).

Насос форсунка и ее положение в головке блока цилиндров

Сам процесс работы насос-форсунок заключается в следующем:

Кулачковый механизм, расположенный на распредвале, воздействует на плунжер, перемещая его в нижнюю позицию. Это обеспечивает перетекание горючего по каналам топливной форсунки. Когда клапан закрывается, топливо перестает поступать в камеру и давление начинает повышаться до уровня 13 МПа. При достижении критического показателя игла форсунки преодолевает давление пружины и начинает перемещаться в верхнее положение, что и обеспечивает впрыск топлива.

В отличие от других систем двигатели с насос-форсунками не имеют общего ТНВД (топливного насоса высокого давления). Каждый инжектор сам по себе представляет небольшой ТНВД.

Далее, работа форсунки зависит от вида впрыска. При предварительном впрыске топливо поступает в магистраль впуска, и давление падает. В некоторых случаях этот режим может повториться. Во время основного впрыска топлива плунжер продолжает движение вниз, и клапан закрывается. Давление топлива повышается до 30 МПа и лишь по достижению этого уровня игла начинает подниматься, выполняя впрыск и образуя топливовоздушную смесь.

Регулировка количества топлива происходит в зависимости от уровня давления, максимум которого составляет 220 МПа. Завершение основного впрыска происходит открытием клапана, в результате чего уровень сжатия падает, и игла распылителя опускается в исходное положение. Дальнейшее движение плунжера вниз провоцирует дополнительный впрыск топлива (как правило, их два). При этом работа форсунки аналогична основному этапу.

Достоинства и недостатки систем с насос-форсунками

Положительными сторонами применения насос-форсунок являются следующие качества:

• Возможность впрыска топлива под высоким давлением. Это обеспечивает эффективный распыл горючего, а следовательно, и его полное сгорание. Таким образом, дизельные двигатели, оснащенные насос-форсунками, получаются довольно мощными и отличаются экономным расходом топлива.
• Системы впрыска с насос-форсунками работают с меньшим уровнем шума.
• Высокая устойчивость к остановке двигателя в случае наличия поломок форсунок.
• Более эффективный распыл обеспечивает низкий уровень сажи в выхлопах, а потому такие системы можно назвать более экологичными.
• Отсутствие чувствительности к температуре окружающей среды и погодным условиям эксплуатации двигателя.

В числе недостатков можно отметить:

• Сложное устройство форсунки и следовательно ее высокую стоимость. Также они практически не подлежат ремонту и в случае неисправности требуют полной замены.
• Так же, как и для системы Common Rail, для корректной работы насос-форсунок требуется применение качественного топлива с минимальным количеством примесей и присадок.

Частой неисправностью форсунок является их загрязнение. Определить последнее можно по следующим симптомам:

• Резкое повышение расхода топлива.
• Существенное падение мощности двигателя автомобиля.
• Ощутимые сложности при запуске мотора.

Несмотря на то что системы с насос-форсунками постепенно вытесняются двигателями Common Rail, они имеют несомненные преимущества, которые и обеспечивают их сферу применения в современном автомобилестроении.

Требования, которые предъявляются к современным дизельным моторам в отношении мощности, экономичности и экологичности, становятся все выше. Чтобы эти требования удовлетворить, следует обеспечить хорошее смесеобразование. Для этого моторы оснащаются современными и эффективными системами впрыска топлива. Они способны не только обеспечить мельчайший распыл за счет более высокого давления, но также с высокой точностью регулируют момент впрыска и количество подаваемого в цилиндры горючего. Такая система существует и полностью удовлетворяет всем тем высоким требованиям. Это насос-форсунка дизельного двигателя. Представляет собой отдельный элемент впрыска для каждого цилиндра в двигателе. Деталь управляется электронным блоком.

Идеи Дизеля

О создании узла, в котором бы объединялась форсунка и топливный насос, задумывался сам создатель этих двигателей – Рудольф Дизель.

Это позволило бы уйти от топливных магистралей и трубопроводов высокого давления, тем самым повысив впрысковое давление. Но во времена Дизеля еще не существовало таких возможностей, которые есть сегодня.

Описание системы

Насос-форсунка дизельного двигателя – это насос для подачи горючего и форсунка, которая объединена в одном узле. Как и в ТНВД с форсунками, впрыск на базе этих элементов может выполнять определенные задачи. Система создает достаточное давление, подает определенную порцию топливной смеси в нужный момент. Для каждой камеры сгорания предназначен отдельный насос. Именно поэтому сейчас можно встретить двигатели, где отсутствуют топливные магистрали высокого давления, что есть на силовых агрегатах с ТНВД.

Исторические факты

Эта система впрыска – не новая разработка. Насос-форсунка дизельного двигателя устанавливалась на автомобили в конце 30-х годов. Впервые конструкция была опробована на дизельных двигателях для железнодорожной, морской, а также грузовой техники. Всю эту технику объединяло одно – небольшая скорость. Особенности этих двигателей — в наличии отдельного насоса на каждый цилиндр и в коротких напорных линиях, которые идут к форсунке. Приводом для элементов служат толкатели и буферы.

Серийно стали применять такие системы на грузовиках с 1944 года. На легковых авто – с 1988 года. В 1938 году компанией «Детройт-Дизель», которая принадлежала тогда концерну «Дженерал Моторс», был создан первый такой агрегат, в котором и применялась система питания дизельного двигателя с насос-форсунками. Несмотря на то, что устройство было разработано в США, конструкции такого типа разрабатывались также и в СССР.

Первые моторы ЯАЗ-204 оснащались такими форсунками уже в 1947 году. Но производились эти узлы по лицензии «Детройт-Дизель». Этот силовой агрегат, а затем и модифицированный шестицилиндровый двигатель производился до 1992 года.

В 1994 году устройство и работа насос-форсунки дизельного двигателя были замечены инженерами «Вольво». Компания выпускает первое грузовое авто Fh22 с форсунками такого типа. Затем такими же узлами начнут оснащать свои грузовики «Скания» и «Ивеко».

Среди легковых автомобилей впервые эту систему начали использовать на «Фольксвагенах». Насос-форсунка дизельного двигателя «Фольксваген» появилась в 1998 году. В конце 90-х моторы с такой системой заняли 20 % автомобильного рынка.

Устройство

Итак, рассмотрим, что представляет собой насос-форсунка дизельных двигателей. Устройство ее чрезвычайно просто. В корпусе узла находится непосредственно форсунка, дозирующий узел, а также силовая часть. Благодаря этому силовому приводу насос-форсунка имеет определенные преимущества перед традиционными системами. Так, значительно сокращается время движения горючей жидкости под высоким давлением. Также увеличивается гидравлическая эффективность и уменьшается масса.

Форсунки последнего поколения оснащены насосами, способными выдавать достаточно высокое давление (до 2 500 бар). Они могут мгновенно реагировать на команды ЭБУ, который собирает и анализирует текущую информацию от внешних датчиков. По этим данным и определяется необходимое количество смеси и время впрыска. Это дает возможность получить оптимальные значения по мощности при заданных рабочих режимах. Кроме этого, узлы помогают экономить дизельное топливо, что позволяет снизить до минимума вредные выбросы в атмосферу и способствуют снижению шума от работающего мотора. Ну и наконец устройство очень компактно и может размещаться в ГБЦ. Туда же можно установить другие детали и узлы.

Форсунка создана таким образом, чтобы обеспечивать наиболее эффективное смесеобразование. Для этого инженеры предусмотрели фазы – это предварительный, основной и дополнительный впрыск. Предварительный дает плавное сгорание в момент основной фазы, когда обеспечивается качественное образование рабочей смеси в разных режимах работы двигателя. Дополнительный необходим для регенерационных процессов в сажевом фильтре.

Принцип действия механической форсунки

Насос-форсунка дизельного двигателя установлена непосредственно в ГБЦ. На распредвале имеется четыре специальных кулачка. Они служат для запуска привода форсунок. При помощи коромысел усилие передается на насос-форсунки посредством плунжеров.

Приводной кулачок имеет специальный профиль, который обеспечивает резкий подъем вверх, а затем медленное опускание коромысла. Когда последнее поднимется, плунжер быстро прижимается вниз. За счет этого создается нужное давление. При медленном опускании коромысла вниз, плунжер идет вверх. Благодаря этому горючее попадает в камеры с высоким давлением без пузырьков воздуха.

Сам процесс впрыска проходит тогда, когда будет подано управляющее напряжение от ЭБУ на электромагнитный клапан.

Фазы впрыска

Разберем подробней принцип работы насос-форсунки дизельного двигателя. Когда под воздействием коромысла плунжер двигается вниз, горючая смесь перетекает по каналам в форсунки. Когда клапан закрывается, поток дизеля отсекается. Давление начинает расти. Когда оно достигнет уровня в 13 мПа, распылительная игла преодолеет усилие пружины. После этого начнется предварительная фаза впрыска.

Как только клапан начнет открываться, предварительная фаза заканчивается, а топливная смесь направляется по питающей магистрали. Давление начинает падать. В зависимости от режима работы двигателя, может выполняться одна либо две предварительных фазы.

Когда плунжер движется вниз, начинается такт основного впрыска. Клапан вновь закрывается, давление горючего снова растет. При достижении уровня в 30 мПа, распылительная игла преодолеет силу давления и поднимается вверх, тем самым запуская процесс впрыска. Чем выше поднимается давление, тем больше горючего будет сжато. Количество дизеля и воздуха, которое сможет попасть в цилиндр, увеличивается.

Максимальная подача (а она осуществляется при работе мотора в режиме пиковой мощности), выполняется при давлении в 220 мПа. Завершает этап основного впрыска открытие клапана. Давление падает, игла закрывается.

Дополнительная фаза впрыска выполняется, когда плунжер далее двигается вниз. Принцип работы устройства на этом этапе такой же, как и основной впрыск. Чаще алгоритм выполняется в два этапа.

Если рассмотреть устройство насос-форсунки дизельного двигателя ТДИ, то она может оснащаться датчиком, следящим за подъемом иглы. Положение иглы нужно блоку управления, где топливные насосы также управляются электроникой.

Преимущества

Тогда как в системе «Коммон рейл» применяется аккумуляторный впрыск, насос-форсунка осуществляет подачу топливной смеси под более высоким давлением за счет отсутствия длинных магистралей.

Они часто могут разрушаться в процессе эксплуатации автомобиля. Это слабое звено в классических системах питания. Насос-форсунка позволяет подать в камеру сгорания больше топлива. При этом распыление будет эффективней. Моторы, оснащенные такими узлами, отличаются большей мощностью.

Кроме этого, двигатели с таким впрыском работают менее шумно, чем их аналоги. Но с «Коммон рейл» или ТНВД насос-форсунка все равно будет компактней.

Недостатки

Но существуют и недостатки. Самый серьезный минус – высокая требовательность к качеству горючего. Достаточно малейшего засора, чтобы система прекратила свою работу. Второй минус – это цена.

Ремонтировать этот точный узел вне заводских условий практически невозможно. Еще одни недостаток – при воздействии большого давления эти узлы частенько разбивают посадочные гнезда в блоке двигателя.

Как обслуживать насос-форсунки?

Как видно, эти узлы очень требовательны к качеству дизеля, а оно в нашей стране и в СНГ далекое от высокого. Чтобы не пришлось часто менять этот дорогостоящий элемент, рекомендуется регулярно менять топливные, воздушные и все прочие фильтры, приобретать оригинальные расходные материалы.

О промывках

Нередко автовладельцы интересуются, как промыть насос-форсунки на дизельном двигателе. Специалисты промывать не рекомендуют – это нехорошо для любой форсунки. Лучше заменить фильтры и заправляться на проверенных заправках.

Промывка на стенде подойдет, если есть некачественное распыление – неустойчивый холостой ход и похожие проблемы. Промывать в УЗ ванне допускается при полном залипании иглы. Если форсунка льет, то здесь уже ничего не поможет. Для промывки можно использовать популярные сейчас средства «ЛАВР» и «ВИНС».

В целом, если форсунка не работает, лучше провести ТО и выполнить замену деталей, которые вышли из строя. Промывка помогает лишь в случае, если узел хоть как-нибудь, но работает.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет насос-форсунка дизельного двигателя и каково ее устройство. Как видите, это неотъемлемый элемент системы питания дизельных ДВС. Он имеет более технологичную конструкцию, однако очень требователен к качеству топлива.

Современные двигатели внутреннего сгорания состоят из большого количества деталей. Среди них можно встретить абсолютно разные элементы, имеющие совершенно разное, но очень полезное для движка назначение. Не исключением является и такая маленькая деталь, как насос – форсунка. В этой статье мы разберем устройство, принцип действия и ремонт насос — форсунки.

Устройство и принцип работы насос – форсунки

Форсунка представляет собой металлическую трубку со специальные сечением, предназначенным для распыления топливной смеси. Впервые и по сей день, такое устройство применяется на дизельных двигателях, где важны такие важные параметры, как экономичность мотора, низкий уровень его шума и малая токсичность выхлопных газов.

Насос форсунка устанавливается над каждым цилиндром и имеет одинаковое строение. В ее состав обычно входят: запорный поршень, специальный плунжер, игла распылительного устройство, обратный и управляющий клапана и пружина распылительного устройства.

Плунжер представляет собой деталь, которая создает определенное давление внутри форсунки. Накачка происходит во время поступательного движения плунжера. Для этого на распределительном валу имеются специальные кулачки, которые в определенные моменты времени воздействуют на плунжер и приводят его в действие.

Управляющий клапан открывается наравне с движением плунжера и пропускает топливо в камеру сгорания. Конструкция клапана подбирается таким образом, чтобы дизельное топливо в обязательном порядке подалось в распыленном виде. Так оно сгорает эффективнее и экономнее. По принципу действия управляющие клапаны можно разделить на электромагнитные и пьезоэлектрические. Пьезоэлектрические клапана являются самыми эффективными, так как работают быстро и не допускают образование излишков топлива, а также его голодание в определенных участках системы впрыска. Основным элементом любого управляющего клапана является его игла, которая, как раз и отвечает за быстродействие системы.

Пружина распылителя устанавливается для обеспечения плотной посадки иглы. Усилие пружины, обычно, дополняется давлением топлива, созданным в топливном насосе высокого давления. Для этого, на противоположной стороне пружины устанавливается специальный запорный поршень, который и давит на нее под действием топлива.

Управление любой насос — форсункой обеспечивается при помощи электронного блока управления двигателем. ЭБУ получает различные показания со всех датчиков, анализирует их и на основе полученных данных открывает или закрывает форсунки в определенные моменты времени.

Принцип работы:

Видео — Как определить какая насос-форсунка не работает или стучит

Как провести ремонт насос — форсунки своими руками

Конечно, замена неисправной форсунки будет намного правильнее. Однако, если учитывать сегодняшние цены на автозапчасти, то невольно напрашивается мысль о том, почему бы не произвести ремонт старой, ведь это дешевле. В действительности, ремонтный комплект форсунки стоит намного дешевле нового элемента, а потому будет намного выгоднее.

Неисправность форсунок обычно заключается в их засорении или ухудшении уплотняющих свойств внутренних резиновых прокладок. Двигатель, при этом, начинает работать неустойчиво и не развивает номинальной мощности, а расход топлива заметно увеличивается.

При подборе ремонтного комплекта, важно соблюсти марку и модель. Чтобы не ошибиться, рекомендуем снять старую и взять с собой в магазин автозапчастей. Консультанты подберут для вас тот набор, который вам необходим при ремонте. Если вы установите прокладки, предназначенные для форсунки другой модели, то наверняка форсунка будет работать совсем не правильно. Хотя, в большинстве случаев, они имеют совсем разные размеры прокладок, что сделает проблематичным сам ремонт, нежели дальнейшую эксплуатацию такого элемента.

Чтобы отремонтировать старую форсунку, ее необходимо демонтировать. Для этого нужно, в первую очередь, сбросить давление в топливной системе. Это нужно для того, чтобы не испачкаться топливом и не получить мощную струю прямо в лицо.

После этого, откручивается металлическое крепление трубки к форсунке и она выворачивается. Проведите разборку элемента и внимательно запомните расположение и порядок сборки деталей. Это нужно для последующей сборки, чтобы не было такого явления, как появление «лишних» деталей. Теперь проведите очистку металлических частей в то случае, если они подверглись засорению, замените резиновые уплотнители и другие детали, которые есть в ремонтном комплекте форсунки. После этого проведите сборку детали в обратной разборке последовательности.

Заверните форсунку и подключите ее к топливной системе. Так как давление было снижено, необходимо выкрутить рукоятку ручной подкачки топлива и снова создать давление в системе. Качать следует до того момента, пока рукоятка не пойдет туго. После этого, снова заверните ее и можете приступать к запуску двигателя.

Видео — Ремонт насос-форсунок BOSCH

На этом ремонт насос – форсунки завершен. Следует еще раз напомнить, что данная процедура совсем не сложная, а главное – потребует от вас наименьших затрат. Ведь продлить жизнь старой форсунки намного дешевле, чем установить новую

Диагностика и ремонт насос-форсунок | Дизель-Сервис

Насос-форсунка объединяет в одну конструкцию топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунку, которая встроена в головку блока непосредственно над каждым цилиндром. В этом случае магистраль высокого давления отсутствует, что позволяет обеспечить очень высокое давление впрыскивания, что в свою очередь, способствует повышению мощности дизеля, уменьшению расхода топлива и снижению уровня отработанных газов (ОГ).

Насос-форсунки представляют собой дизельные системы с управлением по времени с помощью встроенного электромагнитного клапана или пьезоэлемента. Момент закрытия клапана определяет начало нагнетания топлива. Продолжительность закрытого состояния клапана определяет величину цикловой подачи (необходимую дозу топлива для каждого рабочего режима двигателя). Управляется клапан микроконтроллером в соответствии с заложенными в него полями характеристик, при этом учитывается режим работы двигателя и состояние окружающей среды.

Диагностика насос-форсунок.

Внешними признаками не нормальной работы насос-форсунок являются перебои в работе двигателя, плохой запуск, повышенная дымность и перерасход топлива или отсутствие тяги. Поэтому диагностику насос-форсунок целесообразно начинать с компьютерной диагностики системы управления двигателя. Если диагностический прибор выдает ошибку на конкретную форсунку или определяет коррекцию подачи топлива блоком управления двигателя, то имеет смысл снять насос-форсунку и проверить ее на диагностическом стенде по специальным тестам (тест-планам), заданным производителем стенда. Такая диагностика позволит определить не только качество впрыска (качество распыливания) насос-форсунки, но и ее цикловую подачу на основных рабочих режимах двигателя. Главное преимущество диагностики на безмоторном стенде от компьютерной в том, что она дает количественную оценку каждого режима работы насос-форсунки и позволяет сделать прогноз о степени необходимого ремонта и, следовательно, о величине затрат.

В процессе диагностики, при снятии и установки насос-форсунок следует обратить внимание на состояние посадочных гнезд насос-форсунок и на состояние уплотнений в головке блока цилиндров. Их износ сильно влияет на работу дизеля.

Основной смысл качественной диагностики заключается в том, что она позволяет определить необходимые финансовые затраты на ремонт или замену насос-форсунок, при относительно низкой стоимости диагностики.

Важно помнить, что для проведения качественной диагностики требуется необходимое оборудование, специальные тест-планы и квалифицированный персонал.

Ремонт насос-форсунок

После диагностики насос-форсунки существует несколько вариантов исключения неисправностей: — Замена на новую насос-форсунку. Самый правильный, но самый дорогой. — Замена на восстановленную заводом производителем насос-форсунку. Тоже недешево. — Покупка аналогичной б/у насос-форсунки на разборке с последующей проверкой на стенде. Неплохой вариант, но при этом необходимо покупать насос- форсунку с тем же заводским номером. — Ремонт насос-форсунки.

Ремонт начинается с осмотра механических повреждений, тщательной мойки самой насос-форсунки и ее составляющих.

Наиболее встречающийся поломка насос-форсунки — износ распылителя. В этом случае насос-форсунка имеет плохое качество распыливания, а цикловая подача завышена на нижних рабочих режимах. На двигателе этот дефект проявляется в повышенной дымности и снижении мощности. Рекомендуется замена распылителя.

В случае, когда цикловая подача завышена на всех режимах равномерно, возможен вариант снижения давления впрыска. В этом случае можно обойтись банальной регулировкой давления без замены распылителя.

Износ клапанного механизма насос-форсунки, также распространенный дефект. Объясняется тем, что в момент закрытия клапана на его седло действует большая нагрузка. На двигателе дефект характеризуется потерей мощности, а на стенде заниженной цикловой подачей. Ремонт заключается в замене клапана, если это возможно. При этом необходимо убедится в качестве работы распылителя. На насос-форсунках Volkswagen, например, этот узел отдельно не поставляется, но поднять цикловую подачу иногда удается заменой элемента памяти.

Электромагнитная часть выходит из строя редко. На двигателе дефект характеризуется сбоями, на каких-либо режимах или остановкой двигателя. Износ плунжера встречается крайне редко.

Вышеуказанные дефекты в большинстве случаев объясняются низким качеством топлива или плохой очисткой от механических примесей. Исключение составляют механические поломки деталей насос-форсунок. Наиболее распространенный случай-поломка возвратной пружины.

Подведем итоги: чтобы реанимировать насос-форсунку можно использовать четыре вышеуказанных варианта, при этом оценив степень затрат на ремонт.

---

ООО «Дизель-Сервис» проводит диагностику, замену и ремонт насос-форсунок Volkswagen, диагностику и ремонт насос-форсунок VOLVO, SCANIA и индивидуальных топливных насосов MERCEDES. Работает гибкая система скидок.

Оплата возможна по наличному и безналичному расчету.

---

Как работает дизельный топливный насос?

Обновлено 9 ноября 2019 г.

Автор: Кевин Бек

Когда вы въезжаете на заправочную станцию ​​на автомобиле или грузовике, независимо от того, какое топливо использует автомобиль, вы не можете не заметить, что дизельное топливо почти всегда вариант. Если ваш собственный автомобиль работает на стандартном неэтилированном бензине, вы можете задаться вопросом, почему другие этого не делают. Что делает дизельное топливо особенным? Если у него «элитная» недвижимость, почему не все автомобили его используют?

Эти вопросы приводят к запросам, которые связаны не столько с дизельным топливом, сколько с дизельным двигателем, и почему разработка дизельного инжекторного насоса в конце 1800-х годов представляла собой технологический скачок вперед.Основная идея, которую следует иметь в виду, когда вы читаете, заключается в том, что дизельные двигатели используют физическое сжатие вместо фактической искры зажигания, чтобы их топливо было достаточно горячим для сгорания.

Чем отличаются дизельные двигатели?

Зажигание чего-либо, кипячение или «затушевывание» в микроволновой печи — очевидные способы увеличить теплосодержание этого предмета. Но это не так интуитивно понятно, что значительное увеличение давления газа, не позволяя теплу проникать или уходить, может резко повысить температуру в камере.

В дизельном двигателе воздух сжимается примерно до 1/15 — 1/20 своего обычного объема непосредственно перед впрыском или закачкой дизельного топлива в двигатель. Топливно-воздушная смесь становится достаточно горячей для воспламенения, вызывая расширение цилиндра (поршня) в двигателе. Как и во время фазы сжатия воздуха, тепло не передается в двигатель и не выходит из него; это происходит только во время фазы выхлопа.

Дизельный топливный насос

Система впрыска топлива в дизельном двигателе состоит из топливного насоса , топливопровода , топливопровода и форсунки (также называемой инжектором).Когда воздух сжимается, давление внутри цилиндра ненадолго повышается до 400-600 фунтов на квадратный дюйм (нормальное атмосферное давление меньше 15 фунтов на квадратный дюйм), в результате чего внутренняя температура достигает диапазона от 800 градусов по Фаренгейту до 1200 F (от 430 градусов по Цельсию до 650 С).

Дизельный двигатель имеет те же циклы и физическое устройство, что и бензиновый двигатель; их отличает процесс воспламенения, а не структура. В целом они более надежны, вырабатывают больше энергии на килограмм топлива и в целом более эффективны; дизельное топливо также менее опасно для возгорания.

Дизельные двигатели действительно имеют недостатки по сравнению с их обычными бензиновыми аналогами. Они должны иметь более прочную конструкцию из-за высокого давления, возникающего во время фазы сжатия воздуха, что представляет собой как техническую проблему, так и более дорогостоящий продукт. Кроме того, высокое давление может затруднить запуск дизельных двигателей.

Цикл дизельного двигателя

Дизельный двигатель подвергается четырехступенчатому циклу для завершения одного движения сжатия-расширения поршня.Первый из них — это этап сжатия воздуха; поскольку такое же количество тепла сохраняется в быстро сжимающемся пространстве, это увеличивает давление и температуру. Во второй фазе (зажигания) давление остается постоянным, поскольку объем начинает расширяться.

Во время третьей фазы, называемой рабочим ходом, объем и давление уменьшаются по мере того, как двигатель работает. , в конечном итоге приводя в движение автомобиль. Наконец, в фазе выпуска объем остается постоянным на самом высоком уровне, а затем цикл начинается заново, когда воздух всасывается для сжатия в первой фазе.

Дизельное топливо

Топливо для дизельных двигателей тяжелее бензина, поскольку оно производится из остатков сырой нефти, а не из более летучих побочных продуктов, которые приводят к образованию бензина. Как и обычный газ, он бывает разных марок, которые можно адаптировать к потребностям конкретных двигателей.

Использование неподходящего дизельного топлива может вызвать проблемы в работе, от плохого запуска до «стука и звона» до чрезмерно задымленного выхлопа.

Дизельные топливные насосы — Топливный насос

Фото 2/5 | Дизельные нагнетательные насосы, боковой угол

Топливный насос высокого давления — это сердце дизельного двигателя.Точно поданное топливо поддерживает ритм или синхронизацию, которые обеспечивают бесперебойную работу двигателя. Одновременно насос также регулирует количество топлива, необходимое для получения желаемой мощности. ТНВД выполняет работу как дроссельной заслонки, так и системы зажигания, необходимых в бензиновых двигателях. При устранении неисправностей бензинового двигателя вы проверяете компрессию, топливо и искру. У дизеля нет системы зажигания, поэтому с ним на одну ошибку меньше. Основные успехи в разработке дизельного двигателя являются прямым результатом улучшенного впрыска топлива.Вот как работает ТНВД.

Насосы с линейным впрыском (рывками)
Первые насосы, в которых для подачи дозированного топлива в камеру сгорания использовались плунжеры, были разработаны еще в 1890-х годах. На это ушло почти сорок лет, но в 1927 году Bosch представила серийный линейный насос с спиральным управлением. Эти первые насосы очень похожи на Bosch P7100 (P-pump) на двигателях Dodge Ram 5.9L Cummins ’94 — ’98. Иногда их называют толчковыми насосами. Они состоят из отдельных насосов и плунжеров, соединенных в линию, по одному на цилиндр.Они активируются кулачком, который механически связан с двигателем. Тем не менее, насос может изменять время, хотя и не до такой степени, как система с электронным управлением. Рядные ТНВД похожи на рядные мини-двигатели. Первые рядные ТНВД обеспечивали давление впрыска от 3000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм, в то время как более новый Bosch P7100, установленный на двигателях Cummins от ’94 до ‘981/2, обеспечивает давление 18000 фунтов на квадратный дюйм.

Распределительные (роторные) впрыскивающие насосы
Эти типы насосов имеют только один дозатор топлива.Вращающийся ротор обеспечивает гидравлическое соединение с различными портами на распределительной головке, в некоторой степени аналогично тому, как распределитель работает на бензиновом двигателе. Преимущества роторного насоса только с одним плунжером в том, что все порции топлива абсолютно одинаковы, и это позволяет уменьшить габаритные размеры. Кроме того, насосы распределительного типа имеют меньше движущихся частей по сравнению с линейными насосами. Двумя примерами механических ротационных насосов являются Stanadyne DB2 и Bosch VE. Stanadyne DB2 создает давление 6700 фунтов на квадратный дюйм, а Bosch VE — 17000 фунтов на квадратный дюйм.

Примером электронного роторного насоса является Bosch VP44, который способен создавать давление 23 000 фунтов на квадратный дюйм. Это самый умный насос с максимальной ответственностью — даже по сравнению с новыми насосами Common Rail CP3. Это так, потому что все, что нужно сделать CP3, — это создать давление. Помимо создания давления, VP44 необходимо электронно контролировать время и количество топлива, подаваемого в двигатель.

Система впрыска Common-Rail
При системе впрыска Common-Rail сам насос потерял большую часть своих полномочий решать, когда и в каком количестве подавать топливо под давлением.Например, насос CP3 получает топливо из топливного бака. Затем он использует радиально-поршневую конструкцию для значительного увеличения давления. Топливо под высоким давлением отправляется в общую топливную рампу, которая, по сути, является аккумулятором для форсунок. Форсунки вступают во владение оттуда.

Насос-форсунки
Трубопроводы, соединяющие ТНВД с топливной форсункой, вызвали проблемы у первых дизелей. Поэтому в 1905 году Карл Вайдман избавился от них, соединив впрыскивающий насос и инжектор.Насос-форсунка представляет собой компактную конструкцию с впрыском топлива, в которой плунжер насоса создает высокое давление за счет механической силы, прилагаемой двигателем. Плунжер и форсунка сливаются в одно целое, задача которого — подавать топливную струю в камеру сгорания. Чаще всего насос-форсунки используются в двигателях Volkswagen и больших дизельных двигателях. DP

Интересные факты о впрыске топлива
* Первые дизельные двигатели использовали сжатый воздух для подачи топлива в камеру сгорания.Это технология, оставшаяся после экспериментов с угольной пылью.

* Компания Atlas Imperial Diesel из Окленда, Калифорния, разработала свою первую топливную систему Common Rail еще в 1919 году.

* Основной проблемой для систем впрыска топлива является отсутствие подтекания в конце впрыска. Даже небольшая дополнительная капля нарушит цикл сгорания.

* В современных дизельных двигателях топливо выходит из форсунки под давлением 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Для сравнения, это число укладывается в диапазон давлений, в которых работают гидроабразивы.Watejets использует высокое давление h30 для резки многих различных материалов, включая пластик, дерево, сталь и алюминий.

* Cummins и Scania объединились для создания системы впрыска XPI Common-Rail высокого давления, которая способна поддерживать высокое давление топлива при любой работе двигателя.

* Первые ТНВД имели масляные щупы.

Как работает система впрыска топлива

Для двигатель для бесперебойной и эффективной работы он должен быть обеспечен нужным количеством топливо / воздушная смесь в соответствии с ее широким спектром требований.

Система впрыска топлива

В автомобилях с бензиновым двигателем используется непрямой впрыск топлива. Топливный насос отправляет бензин в моторный отсек, а затем он впрыскивается во впускной коллектор с помощью инжектора. Для каждого цилиндра предусмотрена отдельная форсунка или одна или две форсунки во впускной коллектор.

Традиционно топливно-воздушная смесь регулируется карбюратор , инструмент, который ни в коем случае не идеален.

Его основным недостатком является то, что один карбюратор питает четыре цилиндр двигатель не может подавать в каждый цилиндр точно такую ​​же топливно-воздушную смесь, потому что некоторые цилиндры находятся дальше от карбюратора, чем другие.

Одно из решений — соответствовать сдвоенные карбюраторы, но их трудно правильно настроить. Вместо этого многие автомобили теперь оснащаются двигателями с впрыском топлива, в которых топливо подается точными порциями. Двигатели, оборудованные таким образом, обычно более эффективны и мощнее карбюраторных, а также могут быть более экономичными и менее опасными. выбросы .

Впрыск дизельного топлива

В впрыск топлива система в автомобилях с бензиновым двигателем всегда косвенная, бензин впрыскивается во впускной патрубок многообразие или впускной порт, а не непосредственно в камеры сгорания .Это обеспечивает хорошее смешивание топлива с воздухом перед тем, как попасть в камеру.

Многие дизельные двигатели Однако используется прямой впрыск, при котором дизельное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, заполненный сжатым воздухом. В других используется непрямой впрыск, при котором дизельное топливо впрыскивается в камеру предварительного сгорания специальной формы, которая имеет узкий канал, соединяющий ее с камерой сгорания. крышка цилиндра .

В цилиндр втягивается только воздух. Он так сильно нагревается сжатие распыленное топливо, впрыскиваемое в конце ход сжатия самовоспламеняется.

Базовая инъекция

Во всех современных системах впрыска бензина используется непрямой впрыск. Специальный насос отправляет топливо под давление от топливный бак в моторный отсек, где, все еще находясь под давлением, он распределяется индивидуально по каждому цилиндру.

В зависимости от конкретной системы топливо подается во впускной коллектор или впускной канал через инжектор . Это работает так же, как спрей сопло из шланг , убедившись, что топливо выходит в виде мелкого тумана.Топливо смешивается с воздухом, проходящим через впускной коллектор или канал, и топливно-воздушная смесь поступает в горение камера.

Некоторые автомобили имеют многоточечный впрыск топлива, при котором каждый цилиндр получает питание от собственной форсунки. Это сложно и может быть дорого. Чаще используется одноточечный впрыск, когда один инжектор питает все цилиндры, или один инжектор на каждые два цилиндра.

Форсунки

Форсунки, через которые распыляется топливо, ввинчиваются форсункой вперед либо во впускной коллектор, либо в головку блока цилиндров и расположены под углом, так что струя топлива направляется к впуску клапан .

Форсунки бывают двух типов, в зависимости от системы впрыска. Первая система использует непрерывный впрыск где топливо впрыскивается во впускное отверстие все время работы двигателя. Форсунка просто действует как распылительная форсунка, разбивая топливо на мелкие брызги — на самом деле он не контролирует поток топлива. Количество распыляемого топлива увеличивается или уменьшается с помощью механического или электрического блока управления — другими словами, это похоже на включение и выключение крана.

Другая популярная система — это впрыск по времени (импульсный впрыск) где топливо доставляется пакетами, чтобы совпасть с индукция Инсульт цилиндра. Как и в случае непрерывного впрыска, впрыском по времени также можно управлять механически или электронно.

Самые ранние системы управлялись механически. Их часто называют впрыском бензина (сокращенно PI), и поток топлива регулируется механическим регулятором. Эти системы страдают от недостатков механической сложности и плохой реакции на нажатие педали газа.

Механические системы в настоящее время в значительной степени вытеснены электронный впрыск топлива (сокращенно EFi). Это происходит благодаря повышению надежности и снижению затрат на электронные системы управления.

Типы топливных форсунок

Форсунка механическая

Могут быть установлены два основных типа инжектора, в зависимости от того, управляется ли система впрыска механически или электронно.В механической системе инжектор подпружиненный в закрытое положение и открывается давлением топлива.

Электронный инжектор

Форсунка в электронной системе также удерживается закрытой пружиной, но открывается с помощью электромагнит встроен в корпус инжектора. В электронный блок управления определяет, как долго инжектор остается открытым.

Механический впрыск топлива

Lucas с механической системой впрыска топлива

В системе Lucas топливо из бака под высоким давлением перекачивается в топливный аккумулятор.Оттуда он попадает в распределитель топлива, который посылает порцию топлива в каждую форсунку, откуда оно попадает во впускное отверстие. Воздушный поток регулируется заслонкой, которая открывается при нажатии на педаль акселератора. По мере увеличения потока воздуха распределитель топлива автоматически увеличивает поток топлива к форсункам, чтобы поддерживать правильную сбалансированность топливно-воздушной смеси. Для холодного запуска используется воздушная заслонка на приборной панели или, на более поздних моделях, микропроцессорный блок управления приводит в действие специальный инжектор холодного запуска, который впрыскивает дополнительное топливо для создания более богатой смеси.Как только двигатель прогреется до определенной температуры, термовыключатель автоматически отключает форсунку холодного пуска.

Механический впрыск топлива использовался в 1960-х и 1970-х годах многими производителями на своих высокопроизводительных спортивных автомобилях и спортивных седанах. Одним типом, установленным на многих британских автомобилях, включая Triumph TR6 PI и 2500 PI, была система Lucas PI, которая представляет собой систему с таймером.

А высокого давления электрический топливный насос установлен рядом с топливным баком, нагнетает топливо под давлением 100 фунтов на квадратный дюйм до уровня топлива аккумулятор .Это в основном краткосрочный резервуар который поддерживает постоянное давление подачи топлива, а также сглаживает импульсы топлива, поступающего из насоса.

От аккумулятор , топливо проходит через бумагу элемент фильтр а затем подается в блок управления дозатором топлива, также известный как распределитель топлива . Этот агрегат приводится в движение распредвал и его задача, как следует из названия, состоит в том, чтобы распределить топливо по каждому цилиндру в нужное время и в нужных количествах.

Количество впрыскиваемого топлива регулируется заслонкой, расположенной на воздухозаборнике двигателя.Заслонка находится под блоком управления и поднимается и опускается в ответ на воздушный поток — когда вы открываете дроссельную заслонку, «всасывание» из цилиндров увеличивает воздушный поток, и заслонка поднимается. Это изменяет положение челночного клапана в блоке управления дозированием, чтобы позволить большему количеству топлива впрыскиваться в цилиндры.

От дозатора топливо по очереди подается к каждой из форсунок. Затем топливо впрыскивается во впускное отверстие в головке блока цилиндров. Каждый инжектор содержит подпружиненный клапан, который удерживается закрытым за счет давления пружины.Клапан открывается только при впрыскивании топлива.

При холодном запуске вы не можете просто перекрыть часть воздушного потока, чтобы обогатить топливно-воздушную смесь, как в случае с карбюратором. Вместо этого ручное управление на приборной панели (напоминающее ручку воздушной заслонки) или, на более поздних моделях, data-term-id = «1915»> микропроцессор

Принцип работы топливного насоса высокого давления в дизельном двигателе

В обычных дизельных двигателях есть два типа топливных насосов: линейный насос и распределительный насос.

Мы обсудили разницу между двумя типами насосов в предыдущей статье, вы можете получить доступ к этим 3 типам топливных насосов в дизельных двигателях.

В этой статье мы подробно поговорим о встроенном ТНВД.

Как это работает? какие компоненты? мы все это обсудим.

Определение встроенного нагнетательного насоса

Встроенный впрыскивающий насос — это насос высокого давления на дизельном двигателе, который используется для индивидуального повышения давления дизельного топлива до 18 000 фунтов на квадратный дюйм.

То есть каждый инжектор будет обслуживаться плунжерным узлом.

Можно сказать, что в 4-цилиндровом дизельном двигателе 4 форсунки и 4 плунжера.

Основная характеристика встроенного ТНВД заключается в конфигурации каждого плунжера. Каждый плунжер расположен на одной линии над насосом распределительного вала.

Отсюда и произошло название «встроенный насос». Помимо того, что этот тип называется встроенным насосом, этот тип также известен как индивидуальный насос, потому что, как объяснялось выше, в этом типе используется один плунжер для каждого цилиндра.

Главный компонент линейного ТНВД

В линейном ТНВД 5 основных компонентов,

• Насос распределительного вала
• Плунжер
• Бочка топливная
• Подача топлива
• Рейка и шестерня

Насос распределительного вала используется для приведения в действие плунжера для сжатия топлива. В топливной бочке находится место для хранения топлива, которое будет прижиматься к форсунке.

Это конфигурация, плунжер расположен над распределительным валом, а топливный цилиндр расположен над плунжером.

Рейка и шестерня — это механизм для регулирования количества топлива в топливной бочке. Этот механизм будет регулировать обороты дизельного двигателя.

Подача топлива представляет собой дверь для входа и выхода топлива, имеется три входа для подачи топлива.
Входной канал, используемый в качестве входа топлива из бака в насос.
Выходной канал, используемый в качестве выхода топлива в инжектор в условиях высокого давления. используется для слива оставшегося топлива, которое не вдавливается в форсунку

А как это работает?

1.Внешний механизм ТНВД

Как правило, это мини-насос, который используется для перекачки топлива из бака в ТНВД. Этот насос работает механически, то есть приводится в действие коленчатым валом двигателя.

Итак, чтобы запустить поток топлива, нам нужно провернуть двигатель.

Когда коленчатый вал вращается, мини-насос будет направлять дизельное топливо из бака в топливный насос через впускной канал. Из входного патрубка топливо напрямую заполняет топливную бочку, и она готова к прессованию.

2. Механизм ТНВД

Распределительный вал насоса соединен с коленчатым валом двигателя, поэтому при автоматическом проворачивании двигателя распредвал насоса вращается.

Это вращение перемещает плунжер, так что плунжер прижимается вверх, и в результате топливо, которое уже находится в топливной бочке, сжимается под высоким давлением и поступает в инжектор.

Когда кулачок закончил нажимать на плунжер, плунжер возвращается в нижнее положение. Это снова откроет камеру топливной бочки, так что топливо из впускного отверстия заполнит топливную бочку напрямую.

3. Механизм установки оборотов двигателя

Регулировка оборотов двигателя на обычном дизельном топливе осуществляется путем регулировки количества топлива, впрыскиваемого форсункой.

В данном случае регулятор находится в топливной бочке. Количество топлива в топливной бочке при нажатии влияет на частоту вращения двигателя.

это задача рейки и шестерни. Эти два компонента будут регулировать количество топлива в топливной бочке, регулируя удаление топлива через возвратную подачу.

Количество топлива меньше (низкие обороты)

Количество топлива больше (высокие обороты)

Таким образом, от топливной бочки имеется промежуточный топливный тракт, ведущий к обратной подаче.

Этот путь сделан с определенным уклоном, так что, когда угол поворота плунжера, это повлияет на количество топлива, содержащегося в топливной бочке

Для большей ясности вы можете увидеть картинку (если смотреть сбоку)

а. при низких оборотах

Количество сжатого топлива меньше, поэтому угол плунжера можно увидеть на картинке.

2. при высоких оборотах

Количество запрессованного топлива больше, поэтому угол плунжера можно увидеть на картинке.

Система впрыска насос-линия-форсунка

Система нагнетания-форсунка

Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Реферат : В системах впрыска дизельного топлива насос-линия-форсунка (P-L-N) насос соединен с форсункой через топливопровод высокого давления.В системе P-L-N могут использоваться линейные, распределительные / роторные и блочные насосы впрыска. В «классическом» варианте система управляется механически с помощью специализированных компонентов, таких как регулятор. В более новых версиях ряд параметров контролируется электронным способом. Система P-L-N заменяется другими типами систем впрыска топлива в новых конструкциях двигателей.

Введение

Система насос-линия-форсунка (P-L-N), также называемая системой насос-труба-форсунка, на протяжении многих десятилетий была доминирующим типом системы впрыска дизельного топлива практически во всех дизельных двигателях.Хотя система P-L-N была вытеснена системами впрыска топлива с общей топливораспределительной рампой и насос-форсунками в новых конструкциях двигателей для рынков с наиболее строгими стандартами выбросов, эта топливная система остается популярной на рынках с менее строгими стандартами выбросов. Из-за ее исторического значения знание системы P-L-N необходимо для понимания принципов и постоянного развития системы впрыска дизельного топлива.

Система впрыска насос-форсунка-форсунка предназначена для создания высокого давления топлива в насосном элементе, передачи импульса давления топлива через линию впрыска высокого давления и последующего распыления этого топлива в цилиндр через форсунку форсунки [ 113] .Было разработано множество конфигураций P-L-N с различным техническим и / или экономическим обоснованием. Большинство систем P-L-N можно разделить на три категории в зависимости от типа нагнетательного насоса:

• Прямые насосы
• Агрегатные насосы
• Распределительные (роторные) насосы

Рядные насосы , обслуживающие многоцилиндровые двигатели, содержат столько насосных элементов, сколько цилиндров в двигателе. Насос обычно приводится в действие зубчатым колесом от коленчатого вала и расположен в центральном месте относительно двигателя в сборе.Разработчики двигателя и топливной системы стремятся к тому, чтобы расположение насоса было таким, чтобы все линии впрыска были одинаковой длины между насосом впрыска и входом в форсунки. Из-за сильно пульсирующих систем и волн давления, распространяющихся по узким трубам, управление динамикой линии может быть затруднено и может вызвать неустойчивое поведение впрыска в сопло. Пытаясь свести к минимуму сложности, связанные с динамикой линии, дизайнеры стремятся сделать общую длину линии как можно короче. В некоторых случаях самая короткая из возможных линий может оказаться слишком длинной для эффективной работы встроенного насоса.Это имеет место на крупных морских и стационарных электростанциях, где огромный размер двигателя не позволяет использовать короткие линии впрыска. Примеры применения этого типа включают двигатели DDC / MTU Series 2000 и MTU / DDC Series 4000. В более старых версиях этих двигателей использовались системы насосов для поддержания коротких линий впрыска между насосом и форсункой. Каждый насос-агрегат устанавливается на двигателе в непосредственной близости от обслуживаемого цилиндра и приводится в действие распределительным валом двигателя.Поскольку в системе блочного насоса для каждого цилиндра используется отдельный насос, эта конфигурация фактически находится где-то между P-L-N и системами насос-форсунок; мы обсудим систему блочного насоса в статье «Насос / насос».

Насосные элементы высокого давления, состоящие из плунжера и цилиндра, изготовлены из высокопрочной инструментальной стали, и между скользящими / вращающимися частями соблюдаются очень жесткие допуски. Эта высокоточная обработка требуется для всех механических компонентов системы впрыска, чтобы обеспечить точное дозирование и синхронизацию впрыска в пределах угла поворота коленчатого вала 1 °.Стоимость таких топливных систем довольно высока, и их трудно оправдать, особенно в двигателях небольших легковых автомобилей. Решением этой проблемы является распределительный насос , в котором один центральный насосный элемент используется для создания высокого давления впрыска. Это топливо высокого давления затем вводится в коллекторную головку или распределительный узел, который направляет его в соответствующий инжектор и цилиндр в соответствии с порядком зажигания двигателя. Уменьшение количества насосных элементов для многоцилиндрового дизельного двигателя до одного снижает стоимость дорогих высокоточных деталей насосного элемента и делает его стоимость более подходящей для рынка небольших автомобилей.

В течение нескольких десятилетий в системах впрыска P-L-N использовалось механическое управление. Были разработаны сложные механические устройства, такие как регуляторы и устройства синхронизации, наддува и управления крутящим моментом, для управления скоростью двигателя и рядом других параметров. С конца 1970-х годов система P-L-N модернизировалась в ходе эволюционного процесса, в котором начальные шаги заключались в простом использовании электрических компонентов для воспроизведения функций, которые ранее выполнялись механическими компонентами. Внедрение электроники в промышленность по производству дизельных двигателей шло медленно, в основном из-за отрицательных финансовых последствий, а также из-за сомнений в надежности электроники в тяжелых условиях применения дизельных двигателей.Неуверенность в том, действительно ли электроника потребуется для соответствия нормам по выбросам, помогая при этом поддерживать хорошие характеристики двигателя, еще больше замедлила продвижение к внедрению электроники в тяжелых дизельных топливных системах. Тем не менее, нормы выбросов продолжали становиться все более жесткими, что вынуждали повышать требования к системе впрыска топлива. Более того, первые демонстрации возможностей электроники помогли сосредоточить внимание на этих разработках и направить больше ресурсов на исследовательские работы.Несколько подробное описание «электронизации» линейных и распределительных / роторных насосных систем с особым учетом некоторых из их основных, а также новых функций дается в последнем разделе этой статьи.

###

Системы насос-форсунок

и насосных систем

Системы насос-форсунок и насосных агрегатов

Magdi K. Khair, Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : В насос-форсунках и насос-форсунках отдельный насос обслуживает каждый цилиндр двигателя. В свое время система насос-форсунок была способна развивать самое высокое давление впрыска среди всех типов систем впрыска. Несмотря на то, что были разработаны передовые системы насос-форсунок с электронным управлением с возможностью многократного впрыска и регулирования расхода, на смену насос-форсункам постепенно приходит технология Common Rail.

Введение

В системах насос-форсунок (UI) и насос-насосов (UP) каждый цилиндр двигателя обслуживается отдельным насосом впрыска или насосом впрыска в непосредственной близости от цилиндра. Системы блочного насоса (UP) позволяют укоротить топливные магистрали высокого давления, располагая насос рядом с форсункой. Объединение насосного элемента и инжектора в один узел, как в системах насос-форсунок (UI), позволяет полностью исключить эти линии. Устранение или уменьшение длины топливопроводов высокого давления в системах впрыска UI / UP дает два преимущества:

• Уменьшение проблем с динамикой линии : трудности с динамикой линии в насос-форсунках / насосных системах вызывают меньше проблем, чем в их аналогах «насос-линия-форсунка» (P-L-N).Возможность наложения волн, которая мешает системам P-L-N, вызывая последующие закачки и способствуя задержкам впрыска, значительно снижается. Однако следует отметить, что проблемы динамики линии, возникающие в узких проходах насос-форсунок, могут все же модулировать скорость впрыска [371] .
• Более высокое давление впрыска : система UI традиционно имела самое высокое давление впрыска среди всех типов систем впрыска.В начале 2000-х годов системы UI имели допустимое давление 200 МПа по сравнению с 160 МПа в системах Common Rail. С тех пор пиковое давление впрыска в системе UI / UP выросло до 250 МПа для некоторых приложений 2007 модельного года.

Что касается давления топлива, следует отметить, что давления в системе впрыска топлива с общей топливораспределительной рампой также выросли и в некоторых системах достигли или превысили давления, доступные из систем UI / UP. Хотя нет никаких технических причин, удерживающих давление UI / UP от дальнейшего роста, производители двигателей все чаще используют системы Common Rail в приложениях, где традиционно преобладают системы UI / UP.По этой причине системы UI / UP, скорее всего, не претерпят значительных изменений, кроме их текущего пикового давления около 250 МПа.

Обе системы UI и UP приводятся в действие от распределительного вала двигателя. В одной общей конструкции механической системы регулирование подачи топлива обычно достигалось путем вращения насосного элемента (плунжера) таким же образом, как это делается в системах P-L-N. С внедрением электроники в дизельные двигатели были разработаны системы насос-форсунок с электронным управлением (EUI) и насос-насос с электронным управлением (EUP).В них используется перепускной клапан с электромагнитным управлением для регулирования подачи топлива.

Благодаря наличию топливных магистралей насосную систему агрегата можно отнести к варианту системы впрыска P-L-N. Однако конструкция насос-насосов и насос-форсунок часто схожа, поэтому их удобно обсуждать вместе. Фактически, некоторые производители предлагают свои системы впрыска как в версии UI, так и в версии UP (сравните Рисунок 4 и Рисунок 11).

Коммерческое применение насос-форсунок началось в 1930-х годах на дизельных двигателях Winton (дочерняя компания GM) и GM.Winton продолжала поставлять двигатели Electro-Motive Corporation (EMC), а GM передала производство дизельных двигателей своему Detroit Diesel Division. Линия двухтактных двигателей Detroit Diesel Corporation — одно из наиболее известных применений технологии насос-форсунок. С 1930-х до середины 1980-х годов компания Detroit Diesel использовала конструкцию с механическими насос-форсунками. В 1985 году двухтактный двигатель Detroit Diesel серии 92 стал первым дизельным двигателем для тяжелых условий эксплуатации, в котором применен узел впрыска с электронным управлением [2151] .С момента появления электронного управления насос-форсунки продолжали развиваться до более высокого уровня сложности. Эволюция для легких и тяжелых условий эксплуатации шла разными путями.

Возможно, наиболее совершенной конструкцией насос-форсунок для легких условий эксплуатации является инжектор PPD, который в течение короткого времени производился Volkswagen Mechatronic (совместное предприятие Volkswagen и Siemens VDO), начиная с 2004 года, для применений Euro 4 2006 модельного года. В этом инжекторе использовался пьезоэлектрический привод, и он был способен производить до 2 предварительных впрысков и 2 дополнительных впрыска в дополнение к основному впрыску.Тем не менее, это произошло в то время, когда системы Common Rail уже нашли применение в легких грузовых автомобилях и быстро завоевали популярность. Инжектор PPD не мог конкурировать с системами Common Rail, и вскоре после его запуска был снят с производства. Начиная с 2007 года, он был заменен на Common Rail для приложений Euro 5. С тех пор системы Common Rail стали предпочтительным выбором для легких двигателей, а насос-форсунки быстро исчезают из новых конструкций двигателей.

Для тяжелых условий эксплуатации электронные насос-форсунки продолжали развиваться.Эволюция некоторых из этих конструкций описана в статье о системах впрыска в двигателях HD. Вершина конструкции насос-форсунок для тяжелых условий эксплуатации представлена ​​двухклапанными конструкциями форсунок Delphi E3 и Caterpillar MEUI-C для двигателей, соответствующих стандартам выбросов загрязняющих веществ на дорогах Агентства по охране окружающей среды США 2007 года. В то время как эти усовершенствованные конструкции насос-форсунок обладают такими возможностями, как регулирование скорости и множественный впрыск, системы Common Rail для тяжелых условий эксплуатации достигли такой степени, что они заменяют насос-форсунки во многих новых конструкциях двигателей для рынков с наиболее строгими стандартами выбросов.Чтобы облегчить этот переход, производители оборудования для впрыска топлива разработали системы Common Rail, которые можно легко установить на платформы двигателя, которые изначально были разработаны для систем насос-форсунок или насосных агрегатов, что позволяет избежать необходимости в совершенно новой конструкции двигателя.

###

Подробное описание работы судового топливного насоса и форсунки

Топливный насос и форсунка напрямую влияют на производительность судового дизельного двигателя. Качество сгорания в двигателе зависит от работы топливной форсунки; что приводит к надлежащей автоматизации и оптимальному времени впрыска.Распыление — это процесс дробления топлива на очень мелкие частицы, чтобы оно хорошо смешалось с воздухом в правильной пропорции. Это позволяет быстро и эффективно сжигать частицы топлива в камере сгорания.

Правильное распыление и правильное время впрыска необходимы для высокой эффективности сгорания. Давление впрыска топлива, впрыскиваемого в цилиндр, регулируется топливной форсункой; и количество и время такого впрыска регулируются топливным насосом.Это давление впрыска топливной форсунки зависит от настройки пружины, установленной производителем. С другой стороны, топливный насос работает в зависимости от положения кулачка и распредвала.

Время впрыска топлива устанавливается производителем с учетом частоты вращения распределительного вала в двух- и четырехтактных двигателях. Чтобы понять систему впрыска топлива в двигателе, мы разделим эту тему на две основные части; топливный насос и инжектор.

Топливный насос

Топливный насос работает для подачи определенного количества топлива во все цилиндры независимо от нагрузки в правильный интервал времени, основанный на порядке зажигания.Топливный насос, подающий топливо под высоким давлением к форсунке; который затем открывает клапан против натяжения пружины, чтобы впрыснуть распыленное топливо в цилиндр. В судостроении в основном используются два типа топливных насосов; рывок типа и система впрыска Common Rail.

1) Роторный насос Bosch

В обычном судовом дизельном двигателе используется толкающий насос Bosh для впрыска топлива в камеру сгорания. Он содержит единую поршневую конструкцию, называемую плунжером, которая работает; на основе профиля кулачка.Винтовая пружина установлена ​​над плунжером, чтобы способствовать его движению вниз. Винтовая пружина обеспечивает постоянный контакт между поршнем одностороннего действия (плунжером) и его толкателями с профилем кулачка.

Плунжер установлен внутри цилиндра с выточенной наверху спиралью. Эта спираль позволяет контролировать количество впрыскиваемого топлива. При движении плунжера вниз открываются всасывающее и сливное отверстия, заполняя бочку мазутом. Теперь при движении плунжера вверх давление начинает расти, как только порты закрываются плунжером.

При этом давлении выпускные клапаны топливных форсунок открываются против натяжения пружины для впрыска жидкого топлива. Затем впрыск топлива продолжается до тех пор, пока плунжер не начнет двигаться вниз и отверстия для разлива не будут открыты. Количество впрыскиваемого топлива можно изменить вращением плунжера; для изменения угла наклона спирали, связанного с цилиндром.

Это вращательное движение плунжера одностороннего действия относительно его цилиндра достигается с помощью реечной передачи.По мере вращения плунжера относительное положение спирали по отношению к стволу начинает меняться; изменение количества впрыскиваемого топлива. Дополнительный обратный клапан нагнетания установлен в некоторых конструкциях, чтобы гарантировать надежное уплотнение и избежать коррозии.

Чтобы повлиять на время впрыска, нам нужно изменить эффективную высоту плунжера в цилиндре. Увеличение высоты плунжера в цилиндре приводит к опережающему впрыскиванию; уменьшение его относительной высоты / положения приводит к замедлению впрыска топлива.Усовершенствованный впрыск, с одной стороны, вызывает положительные изменения, такие как повышение пикового давления, теплового КПД и общей топливной экономичности.

С другой стороны, это также вызывает отрицательные эффекты, такие как чрезмерная вибрация и ударные нагрузки. В то время как замедление впрыска топлива приводит только к ряду негативных эффектов, таких как коррозия, высокая температура выхлопных газов, остаточное сгорание и низкий тепловой КПД. Правильное согласование опережения и замедления топливной форсунки достигается за счет регулируемого времени впрыска.Вы можете узнать об этой «переменной синхронизации впрыска» в одной из наших старых статей.

2) Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail — это режим впрыска топлива, при котором топливо впрыскивается через общую топливную рампу высокого давления. Этот метод впрыска обеспечивает оптимизированное сгорание, что помогает снизить загрязнение и общий расход топлива. Хотя сама система очень старая, но в последнее время она приобрела большое значение. В отличие от обычного рывкового насоса для каждого агрегата; Этот метод впрыска имеет общий насос высокого давления для всех цилиндров.

Мазут подается в насос высокого давления через топливоперекачивающий насос через клапан регулирования давления. Насос высокого давления создает давление от 1000 до 1500 бар; и направить это топливо под высоким давлением в общую топливную рампу. Этот насос высокого давления может иметь электрический привод, привод от двигателя, кулачковый привод или и то, и другое. Избыточное давление в линии возникает через устройство, известное как ограничитель давления, управляемое E.C.U.

Common Rail, который расположен в верхней части выступа двигателя под крышкой цилиндра; поддерживать общее давление на протяжении всей операции.Качество и синхронизация впрыска топлива контролируются электромагнитными клапанами, управляемыми E.C.U. После анализа полученного сигнала от датчика угла поворота коленчатого вала, температуры продувочного воздуха, частоты вращения двигателя, нагрузки и температуры воды в рубашке; E.C.U отправляет сигнал на форсунку, чтобы начать впрыскивание мазута в камеру сгорания.

Система впрыска Common Rail обычно используется вместе с системой рециркуляции выхлопных газов. Вместе они помогают не только снизить выбросы, контролировать расход топлива и снизить скорость движения; но также помогают повысить эффективность сгорания, а также общую эффективность установки.

Топливная форсунка

После прочтения этой статьи / поста некоторые люди подумают, делает ли топливный насос всю тяжелую работу; что делает топливная форсунка? Работа топливной форсунки заключается в обеспечении впрыска топлива при желаемом установленном давлении. Это давление впрыска устанавливается производителем и зависит от двигателя. Топливная форсунка состоит в основном из двух основных частей: форсунки и корпуса. Форсунка и корпус форсунки сделаны попарно и тщательно заземлены для получения сальника хорошего качества.

Топливная форсунка может достигать высокого давления до 500 бар с помощью подпружиненного клапана. Затем топливо под высоким давлением из топливного насоса воздействует на нижнюю часть корпуса топливной форсунки. Это давление, когда достигает определенной точки, поднимает игольчатый клапан против натяжения пружины; впрыск распыленного мазута через форсунку. Подача впрыска резко снижает давление в зоне посадки игольчатого клапана; вызывая остановку впрыска топлива.

Для тихоходных судовых двигателей в форсунке предусмотрена специальная линия рециркуляции, чтобы избежать засорения / блокировки клапанов из-за тяжелого жидкого топлива.Во время остановки двигателя подкачивающий насос используется специально для поддержания потока масла в топливной форсунке. В некоторых конструкциях также предусмотрена возможность прохождения воды при впрыске топлива в целях охлаждения. Это предусмотрено в этих двигателях, чтобы избежать возгорания и перегрева форсунки. Лицензия на изображение: 3.0 Без переноса, построено на исходном изображении Chris828 (Injektor_Schnitt.JPG) [CC BY-SA 3.0, через Wikimedia Commons

Общие сбои в топливных форсунках ?

1. Захват клапана: Захват клапана топливной форсунки — это состояние, когда игольчатый клапан либо частично закрыт, либо полностью открыт, либо застревает в закрытом положении.Это приводит к преждевременному воспламенению, негерметичной форсунке, меньшему количеству топлива для сгорания и смешиванию выхлопных газов с мазутом. Это приводит к локальному перегреву и абразивному износу.
2. Перегрев: Неправильное охлаждение и неисправная форсунка (механические дефекты) могут привести к локальному или полному перегреву топливных форсунок. Это может привести к сгоранию наконечника сопла, увеличению дыма от выхлопных газов и неравномерному пиковому давлению. Фактически, перегрев вызывает размягчение игольчатого клапана, что приводит к негерметичной форсунке, а затем к изменяемому пиковому давлению.
3. Переохлаждение: Переохлаждение топливной форсунки влияет не только на производительность двигателя, но и на вязкость подаваемого им топлива. Переохлаждение топливной форсунки отрицательно влияет на вязкость топлива, вызывая заедание игольчатого клапана и неправильное сгорание в цилиндре. Локальное переохлаждение приводит к сильной коррозии на наконечнике сопла, влияющей на форму распыла.
4. Ослабленная пружина / Слабое натяжение пружины: Ослабленная пружина может вызвать резкое падение эффективного давления зажигания.Что это значит? Это означает, что теперь с наконечника форсунки будут падать большие капли мазута, что приведет к плохому распылению. Еще хуже будет падение пикового давления и после горения.
5. Чрезмерный зазор иглы: Иногда увеличение зазора иглы может привести к абразивному износу топливной форсунки. Это может привести к заеданию игольчатых клапанов или замедлению работы. По этой причине между движущимися частями всегда должен соблюдаться надлежащий зазор. Плохая фильтрация и смешивание выхлопных газов с топливом (из-за негерметичной форсунки / заклинивания) является основной причиной этой проблемы.
6. Неправильное проникновение: Плохое проникновение в топливную форсунку может привести к локальному сгоранию / позднему сгоранию / неправильному сгоранию / длительному времени сгорания / после сгорания и высокой температуре выхлопных газов. С другой стороны, чрезмерное проникновение приводит к плохой смазке цилиндра и высокой термической нагрузке на гильзу.
7. Плохое распыление: Плохое распыление топлива может привести к ряду вредных последствий; например, плохое сгорание после сгорания, высокая температура выхлопных газов, низкое пиковое давление и высокий уровень шума.Это может быть вызвано плохим качеством топлива (высокая вязкость), неисправным топливным насосом (неправильное давление впрыска, слабая пружина или даже закупорка отверстия форсунки.

В целом неправильная / неисправная топливная форсунка может затруднить запуск двигателя. недостаток мощности, потеря топлива и даже пропуски зажигания. Это плохая новость для морского инженера, поскольку топливный насос и форсунка играют большую роль в правильном сгорании и эффективности. И основная работа инженера — поддерживать этот КПД двигателя.

Техническое обслуживание Процедура №

Техническое обслуживание топливной форсунки включает в себя процесс очистки, испытания под давлением, разборки и сборки.Для проведения технического обслуживания необходимо отключить всю связанную циркуляционную линию, перекрыть охлаждающее соединение и удалить. Необходимо принять соответствующие меры, чтобы избежать случайного запуска двигателя. Затем топливная форсунка поднимается за пределы головки блока цилиндров. Кончик форсунки следует проверять на наличие признаков холодной коррозии, нагара и абразивного износа.

Затем снаружи инжектор очищают от тряпки / ткани и устанавливают для испытания под давлением. Чистое масло используется для испытаний под давлением и обнаруживается при любых утечках при постоянном давлении ниже давления впрыска.Затем давление медленно повышают и проверяют правильность давления впрыска. После впрыска наблюдается картина распыления и сравнивается на наличие любых признаков отклонения / отклонения от нормы. Решение о демонтаже форсунки принимается исходя из вышеперечисленных параметров.

Если форсунка не работает во время испытания под давлением; он разобран для дальнейшего осмотра. Сначала ослабляем болт регулировки пружины и снимаем гайку крепления форсунки с форсунки. Затем демонтированные детали очищаются дизельным топливом и при необходимости выполняются притирка / шлифовка.После этого все детали очищаются и проверяются на предмет зазора на основании испытания на скольжение.

Тест на скольжение проводится, чтобы проверить, подходят ли все части вместе или нет; при соответствующем зазоре между ними и корпусом. В идеальном состоянии все части должны плавно скользить, чтобы встать на свои места; слишком слабое расположение указывает на чрезмерный зазор, а негладкое скольжение указывает на проблему или посторонние частицы.