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

Устройство насос-форсунки со схемой

Дизельный двигатель является основным силовым агрегатом грузовых автомобилей и другой тяжелой техники. Он обладает высокой топливной эффективностью, что немаловажно для машин, требующих много энергии. Небольшая удельная мощность (по отношению к размерам двигателя) в данном случае не является определяющим фактором, и производители техники с удовольствием используют преимущества дизеля: стабильно высокий крутящий момент на малых оборотах и весьма неплохое значение КПД.

Применение насос-форсунок

Следующим шагом на пути увеличения энергоэффективности стал отказ от накопительной магистрали. Таким образом удается избежать лишних потерь давления (и, соответственно, мощности), система становится менее уязвимой в случае разгерметизации, а впрыск топлива детально контролируется для каждого цилиндра. Система в целом становится проще, работа машины – тише, а расход горючего – меньше.

Усложняется конструкция только одной детали, которая объединяет в себе функции форсунки и топливного насоса высокого давления.

Конструкция и принцип работы насос-форсунки

По рабоче-крестьянски. Профессора и так в курсе.

Если не углубляться в хитрости и тонкости режимов подачи топлива, принцип действия данного агрегата при одном взгляде на схему, вероятно, стал вам понятен.

Разные схемы могут немного различаться конфигурацией и названием элементов, но с точки зрения физики и техники идея довольно проста. Как наилучшим образом воплотить ее в жизнь – это уже секретные разработки фирм-производителей.

Мы видим корпус 4 форсунки, внутри которого имеются цилиндрические полости и канальца – соответственно, в них поступает и по ним перемещается горючее. Куда ему суждено течь, а куда – нет, регулирует система клапанов. Одни из них открываются и закрываются от давления, другими управляет электроника. Так на данной схеме видно, что игла 8 перемещается в нужное положение под действием пружины 26 и

электромагнита (поз. 6…10 – его элементы), открывая либо закрывая проток. На штекер 5 надевается фишка, таким образом обеспечивается связь с электронным блоком управления (ЭБУ). На данной схеме изображена насос-форсунка с электромагнитным клапаном, также используются пьезоэлектрические.

Во внутренние полости форсунки топливо поступает от насоса низкого давления через отверстия-фильтры 13 (на схеме поток обозначен темно-серым). Излишки выводятся через канал обратного слива 11 (светло-серый).

Давление (или разрежение) внутри форсунки создается плунжером 3. Принцип такой же, как у любого поршневого насоса, простейшим из которых является шприц. Каким образом обеспечивается возвратно-поступательное движение плунжера, на схеме прекрасно видно без объяснений. Сферический упор 1 обеспечивает контакт поверхностей при различных углах взаимного расположения

плунжера 3 и коромысла 28. Можно обратить внимание на форму кулачкового привода 27: при вращении вала по часовой стрелке поршень резко идет вниз, затем медленно – вверх, обеспечивая плавное разрежение.

Игла 18 также возвратно-поступательно движется внутри распылителя 20 под действием разности давлений и упругих сил пружины 22. Прижавшись к седлу 15, она закрывает отверстие распылителя, и топливо в цилиндр не попадает. В нужный момент приподнимается, и топливо в камеру сгорания 17, соответственно, попадает. Как это происходит.

Мы можем наблюдать у иглы утолщение (ниже гидроупора 14). Сверху и снизу находятся полости с топливом, которое оказывает на иглу давление с обеих сторон. Если открыть сообщение между полостями, то – вспомним закон Паскаля – давление будет одинаковым, а сила – вспомним гидравлический пресс опять же из курса физики за 6 класс – будет прижимать

иглу 18 к седлу 15, т.к. площадь поверхности гидроупора 14 больше. Пружина 22 также будет этому содействовать. Еще выше расположена полость 25, давление в которой и создает плунжер. Уравнивающий поршень 23 потому так и называется, что он стабилизирует давление на гидроупор.

Так вот, как только сила гидростатического давления снизу иглы превзойдет силу гидростатического давления на упор 14 и упругую силу пружины 22 вместе взятые, то есть когда давление снизу значительно превзойдет давление сверху, игла поднимется, откроет отверстие, и произойдет впрыск. Аллилуйя. Для этого протоки и регулируются открытием и закрытием управляемого электроникой клапана. Вот и все.

В нашем каталоге вы можете приобрести комплектующие и составные части насос-форсунок CUMMINS, DETROIT, CATERPILLAR, BOSCH, DELPHI. 

Что лучше common rail или насос форсунка: ответ есть

Что лучше common rail или насос форсунка? Попробуем дать ответ на вопрос по системам впрыска и поговорим о системах питания дизельных двигателей.

Попытаемся подробно разобраться в особенностях работы системы насос-форсунка, изучим её конструкцию и сравним с Common Rail.

Технология, проверенная временем

Идея насос-форсунки заключается в том, чтобы физически объединить насос высокого давления (ТНВД) и форсунку в единый узел, впрыскивающий топливо непосредственно в цилиндр мотора.

В отличии от Common Rail, где ТНВД один на весь силовой агрегат, в нашем сегодняшнем варианте насосов, по сути, столько, сколько и самих форсунок.

О том, какие преимущества имеет подобная схема и имеет ли вообще, мы поговорим позже, а пока окунёмся на несколько мгновений в историю.

Считается, что массовое внедрение впрыска насос-форсунками началось в конце 90-х годов прошлого столетия, а пошли по такому пути инженеры концерна Volkswagen.

На самом деле, так и есть, но, правда, если рассматривать только сегмент легковых авто. Другое дело грузовая техника. Оказывается, ещё в 30-х годах в США была разработана технология, аналогичная современным насос-форсункам.

Интересовались ею и в СССР, причём настолько плотно, что закупили у американцев оборудование для производства моторов с такой системой и выпускали их на заводе ЯАЗ, периодически модернизируя, вплоть до 1992 года.

Что же представляет собой эта технология?

ТНВД и форсунка в одном флаконе: надёжный симбиоз

Переключаемся на современность. На данный момент под капотами автомобилей можно встретить несколько вариантов исполнения этой системы впрыска:

• механическую;
• электронную.

Начнём с первой разновидности. Располагаются насос-форсунки недалеко от распределительного вала и это неслучайно.

Дело в том, что ТНВД, входящий в состав устройства, приводится в действие кулачками распредвала, которые при помощи рычага воздействуют на плунжер насоса форсунки.

Он, в свою очередь, нагнетает давление, двигаясь вверх и вниз под действием кулачков и возвратной пружины.

И при определённом уровне напора солярки игла распылителя форсунки приподнимается, и порция горючего под высоким давлением впрыскивается в цилиндр. Довольно простая система, не правда ли?

Но более совершенными и чаще всего используемыми в современных автомобилях, являются электронные насос-форсунки.

Как и в механическом варианте, давление внутри этой форсунки нагнетается плунжером, связанным с распредвалом, а впрыск осуществляется движущейся иглой распылителя.

Главной «фишкой» электронной схемы стал появившийся в ней клапан управления, который может быть или электромагнитным, или пьезоэлектрическим.

Встроенный в каждую насос-форсунку, он под чутким контролем блока управления двигателем регулирует подачу дизтоплива, благодаря чему появилась возможность гибко, в зависимости от нагрузки на мотор регулировать впрыск в цилиндр.

Как известно, наиболее эффективно топливо сгорает и расходуется при поэтапном впрыске, поэтому инженерами была разработана схема, при которой инжекция солярки разбита на три фазы – предварительную, основную и дополнительную.

Реализовать такой сценарий без клапана управления вряд ли бы удалось, что и стало причиной забвения механических насос-форсунок.

Что лучше common rail или насос форсунка

И всё же, что лучше common rail или насос форсунка, какие преимущества имеет система с насос-форсунками по сравнению с технологией Common Rail, а в чём проигрывает. Начнём с плюсов:

• насос-форсунки позволяют развить большее давление впрыска, а это, в свою очередь, повышает эффективность сгорания топлива, улучшает экологичность и мощностные характеристики двигателя;
• более тихая работа, чем у моторов с Common Rail и других вариантов дизелей.

К сожалению, есть и минусы, которые достаточно ощутимо повлияли на популярность насос-форсунок. Среди них такие:

• крайне высокие требования к качеству дизельного топлива;
• высокий уровень износа деталей насосной части устройства, так как она постоянно механически соединена с распредвалом;
• высокая стоимость и низкая ремонтопригодность форсунок из-за того, что они являются технологичными и прецизионными элементами.

Вот так, друзья, мы рассмотрели основные нюансы, что лучше common rail или насос форсунка. А теперь читайте статью про систему Common Rail и сравнивайте.

В следующих статьях мы продолжим изучать строение современных автомобилей, поэтому обязательно подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить интересные и, надеемся, познавательные публикации.

До скорой встречи!

Насос-форсунка принцип работы

Насос-форсунка представляет систему впрыска, предназначение которой – обеспечение поступления в двигатели, функционирующих на дизеле, топливной смеси. При помощи системы, становится доступным увеличение мощности мотора, кроме этого уменьшается шумовой эффект, показатели токсичности и средства, затрачиваемые на функционирование всей системы.

Насос-форсунка отвечает за процесс подачи топлива и на его распределение. Распредвал, заставляющий систему действовать, оснащается специализированными кулачками, воздействующие посредством коромысла на насос — форсунку, способствуя его должному функционированию.

Принципы устройства

Для обеспечения, требуемого уровня давления, имеется плунжер. Обеспечение возвратного движения достигается благодаря наличию пружины. При этом кулачки распредвала способствуют выполнению движения плунжера поступательного типа.

Управление процессом впрыска, и как его еще называют– впрыск топлива, представляет собой одну из главных задач, выполняемых клапаном. Их подразделяют на несколько видов:

• Электромагнитный.
• Пьезоэлектрический;

Благодаря высокому уровню быстродействия пьезоэлектрический клапан более совершенен. В качестве первостепенного компонента конструкции выступает игла.

В дополнение к пружинному действию выполняется усилие, обеспечиваемое в результате давления топлива. Выполняемые процессы осуществляются посредством запорного поршня, который размещается с одной стороны пружины относительно обратного клапана, располагающимся напротив пружины.

Выполнение процесса непрерывного впрыска топлива в предназначенную камеру сгорания двигателя обеспечивается иглой распылителя.

Для реализации функции контроля насоса-форсунки существует блок по управлению. Также, соответственно сведениям, предоставленным датчиком, двигателем контролируется порядок функционирования клапана.

Порядок функционирования

Функционирование насос-форсунки определяет процессы приема и последующего распределения ТВС включая следующую последовательность этапов:

• Первоначальный предварительный;
• Непосредственно основный;
• Заключительный дополнительный

Особенности предварительного этапа

Главным назначением предварительного впрыска является активизация процессов плавного сгорания ТВС, способствуя должному функционированию основного впрыска. Помимо этого, обеспечивается бесперебойный режим поступления смеси топлива во время функционирования ДВС.

Этап осуществляется таким образом, что усилие коромысла, обеспечиваемое кулачком распредвала, способствует опусканию плунжера к низу.

Имеющиеся в корпусе форсунок каналы организуют поступление топлива. Далее клапан закрывается, тем самым временно прекращая поступление топлива. В результате достигается высокий уровень давления ТС, который может достигать 13 Мпа. Показатель давления способствует тому, что иглой преодолевается усилие, оказываемое пружиной, что в дальнейшем обеспечивает предварительную подачу смеси.

Завершает процесс раскрытие входного клапана. Таким образом обеспечивается предварительное поступление топлива. Одновременно с тем, как топливо направляется в магистрал, происходит снижение рабочего давления. Осуществление как одного, так и двух впрысков ТС зависит от того, в каком режиме функционирует дизель.

Выполнение основного впрыска

Началом этапа служит опускание плунжера. После того, как закрывается клапан, уровень давления ТС повышается до тех пор, пока его показатель не будет равен 30 Мпа. Именно такое значение способствует поднятию иглы, способствуя таким образом поступлению топлива.

Благодаря тому, что обеспечивается высокий уровень давления, становится доступной возможность значительного сжатия топлива, вызываемое поступление топлива больших объемов в камеру сгорания. Наиболее высокий показатель – 220 Мпа способствует подаче наибольшего объёма смеси. Кроме этого, достигается такой уровень мощности двигателя, какой только возможен.

Этот этап прекращается подобно первому этапу работы системы, когда открывается входной клапан. Процесс сопровождает падение уровня давления топлива и последующее опускание распылительной иглы.

Выполнение этапа дополнительного впрыска

На данном этапе определяется окончание функционирования насос-форсунка. Основное его назначение – удаление сажи, копоти, а также других возможных загрязнений, вызванных работой системы из сажевого фильтра. Подобно процессу основного впрыска, выполняется добавочное поступление топлива посредством опускания плунжера в соответствии со схемой. Этап обычно предполагает выполнение двух впрысков топлива.

Насос-форсунки способствует тому, что повышается мощность моторов и их использование становится более экономичным. Высокий уровень отказоустойчивости защищает двигатель от остановки даже в том случае, если в работе насос-форсунок появились проблемы.

Топливная система с насос-форсунками: устройство и принцип работы

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.

Расположение и принцип работы

По типу топливной системы форсунка может находится в нескольких местах, а именно:

• центральный впрыск — это моноинжектор, обозначающий, что в топливной системе используется лишь одна форсунка, установленная на впускном коллекторе, непосредственно перед дроссельной заслонкой. Представляет собой промежуточное звено между карбюратором и полноценным инжектором;
• распределенный впрыск — инжектор. Форсунка установлена во впускном коллекторе, смешивается с воздухом попадая в цилиндр. Отмечается стабильной работой, благодаря тому, что топливо омывает впускной клапан, он менее подвержен обрастанию нагаром;
• непосредственный впрыск — форсунки вмонтированы непосредственно в головку блока цилиндров. Ранее система использовалась только на дизельных моторах, а к 90-м годам прошлого века автоинженеры начали тестировать непосредственный впрыск на инжекторе, с применением ТНВД (топливный насос высокого давления), благодаря чему получилось повысить мощность и экономичность, относительно распределенного впрыска. Сегодня непосредственный впрыск широко применен, особенно на турбированных моторах.

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.

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.

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.

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.

Обслуживание и ремонт насос-форсунок

Специфика современных впрысковых систем заключается в высокой механической сложности узлов. Поэтому насос-форсунка не имеет срока службы и четко определенного перечня регламентных работ.

Спорным вопросом остается применение очищающих присадок в топливо и сама процедура чистки форсунок. Как и в случае с чисткой двигателя вообще, на результат могут повлиять разные факторы — в итоге можно как окончательно угробить насос-форсунки, так и наоборот продлить им жизнь. По сути если работа двигателя вас не беспокоит, то и делать ничего не нужно.

Помните, что современные топливные системы, особенно дизельные, очень чувствительны к качеству топлива.

Если какие-то из признаков неисправности заставили Вас обратиться на специализированный сервис, то они могут попробовать отремонтировать насос-форсунку с помощью следующих действий:

• проверить и исправить параметры работы насос-форсунки на стенде;
• провести чистку в ультразвуковой ванне только нижней форсуночной части или всех деталей насос-форсунки в разобранном виде;
• продефектовать и заменить изношенные компоненты;
• отрегулировать насос-форсунку на стенде после сборки.

Очистка насос-форсунок в ультразвуковой ванне

Регулировка насос-форсунок на стенде после сборки

Если ремонт не помогает, насос-форсунка меняется целиком. Самостоятельно отремонтировать насос-форсунку вряд ли возможно. Во-первых

, компоненты и ремкомплекты в основном продаются только специализированным сервисам и найти их очень сложно.
Во-вторых
, для работы нужен специнструмент и специализированное оборудование.
В-третьих
, настроить параметры работы форсунки невозможно без специального регулировочного стенда.

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.

Устройство и работа форсунки двигателя

Устройство и работа насос-форсунки

Насос-форсунка предназначается для подачи в цилиндр двигателя определенной порции мелкораспыленного топлива.

В средней утолщенной пасти корпуса 17 насос-форсунки установлены штуцер 20 для подвода топлива к насос-форсунке и штуцер для отвода от нее излишнего топлива. Во входном и выходном каналах размещены фильтры 19 из спаянной металлической дроби.

В нижней части корпуса находятся втулка 9 плунжера и плунжер 8, который при работе насос-форсунки движется во втулке вверх и вниз.

Рис. Насос-форсунка: 1 — толкатель; 2 — втулка толкателя; 3 — пружина толкателя; 4 — стопор , толкателя; 5 — кольцо корпуса; 6 — шестерня плунжера; 7 — дистанционная втулка; 8 — плунжер; 9 — втулка плунжера; 10 — отражатель; 11 — седло пластинчатого клапана; 12 — пластинчатый клапан; 13 — седло контрольного клапана; 14 — контрольный клапан; 15 — упор контрольного клапана; 16 — распылитель; 17 — корпус; 18 — рейка; 19 — фильтр; 20 — штуцер; 21 — штифт толкателя

На нижнем конце плунжера имеется выточка, кромки которой служат для отсечки начала и конца подачи топлива. Кромки на плунжере выполнены с наклоном, в результате чего при повороте плунжера изменяется момент начала и конца впрыска.

На верхнем конце плунжера, имеющем лыску, посажена шестерня 6 так, что плунжер в ней может свободно перемещаться в вертикальном направлении, а при повороте шестерни поворачивается вместе с ней. Шестерня плунжера находится в зацеплении с зубчатой рейкой 18.

При вдвигании и выдвигании рейки шестерня поворачивается, поворачивая одновременно и плунжер.

Рис. Схема работы насос-форсунки: а — схема работы насос-форсунки; б — изменение подачи топлива насос-форсункой; 1 — входное отверстие во втулке плунжера; 2 — выходное отверстие

Плунжер совершает возвратно-поступательное движение под действием толкателя 1, имеющего пружину 3, которая удерживает толкатель и плунжер в верхнем положении.

В нижней части насос-форсунки размещена клапанная система, состоящая из пластинчатого клапана 12, седла 11 пластинчатого клапана, контрольного клапана 14, седла 13 контрольного клапана и пружины, опирающейся на упор 15.

Контрольный клапан предназначается для создания достаточного начального давления впрыска топлива, которое необходимо для хорошего распыления топлива и предотвращения его подтекания.

Пластинчатый клапан не допускает прорыва газа из цилиндра в насос-форсунку.

В распылителе 16 имеется центральный канал для подвода топлива к отверстиям, через которые топливо впрыскивается в цилиндр.

Распылитель, клапанная система и втулка плунжера крепятся к корпусу стяжной гайкой. Между стяжной гайкой и втулкой плунжера имеется кольцевое пространство, соединенное каналами с входным и выходным отверстиями.

КОНСУЛЬТАЦИЯ ЮРИСТА

УЗНАЙТЕ, КАК РЕШИТЬ ИМЕННО ВАШУ ПРОБЛЕМУ — ПОЗВОНИТЕ ПРЯМО СЕЙЧАС

8 800 350 84 37

При работе двигателя топливо через входной штуцер 20 непрерывно поступает в насос-форсунку и заполняет кольцевое пространство. При том положении плунжера, когда верхняя кромка выточки не перекрывает отверстие во втулке; топливо свободно выходит из-под плунжера через это отверстие. По мере поворота плунжера против хода часовой стрелки оба отверстия во втулке перекрываются кромками выточки. Чем больше поворот плунжера, тем большая часть его хода происходит при перекрытых отверстиях во втулке, тем больше топлива подается в цилиндр.

Рис. Привод насос-форсунки: 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — стакан; 4 — коромысло; 5 — пружина толкателя

Насос-форсунка устанавливается в головке блока в медном стакане 3, который охлаждается водой. Привод насос-форсунки осуществляется от распределительного вала 1. Кулачок распределительного вала набегает на ролик толкателя 2 и приподнимает его. Толкатель через штангу действует на коромысло 4 насос-форсунки. Коромысло, поворачиваясь, нажимает на толкатель насос-форсунки, который в свою очередь нажимает на плунжер и заставляет его двигаться вниз. Обратный ход плунжера совершается под действием пружины 5 толкателя.

Источник: http://ustroistvo-avtomobilya.ru/dizel-naya-toplivnaya-apparatura/ustrojstvo-i-rabota-nasos-forsunki/

Топливная форсунка. Назначение, устройство, принцип работы

Форсунка — это элемент системы впрыска, предназначенный для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.

Форсунки используются в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных двигателях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.

В зависимости от способа осуществления впрыска различают:

• электромагнитные форсунки
• электрогидравлические форсунки
• пьезоэлектрические

Общий вид форсунки системы «коммон рейл» фирмы «Бош» показан на рисунке.

Рис. Разрез электрогидравлической форсунки фирмы Бош:
1 – отводящий дроссель; 2 – игла; 3 – распылитель; 4 – пружина запирания иглы; 5 – поршень управляющего клапана; 6 – втулка поршня; 7 – подводящий дроссель; 8 – шариковый управляющий клапан; 9 – шток; 10 – якорь; 11 – электромагнит; 12 – пружина клапана

Форсунка состоит из:

• электромагнита 11
• якоря электромагнита 10
• маленького шарикового управляющего клапана 8
• запорной иглы 2
• распылителя 3
• поршня управляющего клапана 5
• подпружиненного штока 9

Шарик клапана прижимается к седлу с усилием пружины и электромагнита. Сила пружины рассчитана на давление до 100 кг/см2, что значительно ниже давления в линии высокого давления (250…1800 кг/см2), поэтому только при приложении усилия электромагнита шариковый клапан не отойдет от седла, отделяя аккумулятор от линии слива. Игла распылителя форсунки в нерабочем состоянии прижимается к седлу пружиной распылителя – это предотвращает попадание воздуха в форсунку при пуске двигателя.

В отличие от бензиновых электромеханических фор­сунок, в форсунках «Коммон Рейл» электромагнит при давлении 1350 … 1800 кгс/см2 не в состоянии поднять за­порную иглу, поэтому используется принцип гидроусиления.

Рис. Принцип действия электрогидравлической форсунки:
а – форсунка в закрытом состоянии; b – форсунка в открытом состоянии; c – фаза закрытия форсунки

При создании давления в аккумуляторе, оно действует как на конусную поверхность иглы, так и на поршень управляющего клапана 5. Поскольку площадь рабочей поверхности поршня на 50% больше площади конусной поверхности иглы, игла распылителя продолжает прижиматься к седлу.

При подаче напряжения от блока управления на электромагнит 11, шток 9 якоря штока поднимается и открывается шариковый управляющий клапан 8. Давление в камере управления 7 падает в результате открытия дроссельного отверстия и топливо пропускается из зоны над поршнем управляющего клапана в зону слива. Давление на поршень управляющего клапана падает, так как подводящее дроссельное отверстие управляющего клапана имеет меньшее сечение чем отводящее. Запорная игла 2 при этом под действием высокого давления в кармане распылителя 3 открывается. Количество подаваемого топлива зависит от времени подачи напряжения в электромагнит 11, а значит от времени открытия шарикового управляющего клапана 8. При прекращении подачи напряжения на электромагнит 11, якорь под действием пружины опускается вниз, при этом шариковый управляющий клапан закрывается, давление в камере управления восстанавливается через специальный жиклер. Под действием давления топлива на поршень управляющего клапана 5, имеющего диаметр больше диаметра иглы, последняя закрывается.

На входе топлива в форсунку установлен аварийный ограничитель подачи топлива. Он предотвращает опорожнение аккумулятора через форсунку с зависшей иглой или клапаном управления, а также повреждение соответствующего цилиндра дизеля. В нем используется принцип возникновения разницы давлений по обе стороны от клапана 1 при прохождении топлива через его жиклеры 2. Сечение жиклеров, за­тяжка пружины 3 и диаметр клапана подобраны по максимальной продолжительности и расходу, т.е. подаче топлива.

Рис. Аварийный ограничитель подачи топлива через форсунку

Видео удалено.

Видео (кликните для воспроизведения).

В системах «коммон рейл» первых поколений общее количество горючей смеси, впрыскиваемой в цилиндр, разделялось на предварительное и основное. Однако более гармоничной является такая схема сгорания, когда во время одного рабочего такта горючая смесь будет разделена на возможно большее количество частей. До сих пор добиться этого было невозможно по причине инерционности традиционных форсунок с электромагнитным управлением.

Одним из путей совершенствования системы «коммон рейл» является увеличение быстродействия открытия форсунки. Минимальное время открытия форсунки для электромагнита с подвижным сердечником составляет 0,5 мс, что не позволяет оперативно изменять подачу топлива. Для более быстрого срабатывания форсунки в настоящее время применяется пьезокерамическая форсунка, которая работает вчетверо быстрее.

Известно, что при подаче электрического напряжения на пьезокерамическую пластинку она на несколько микрон изменяет свою толщину.

Пьезоэлемент, являющийся исполнительным элементом форсунки, представляет собой параллелепипед длиной 30…40 мм, состоящий из спеченных между собой 300 керамических пластинок (кристаллов), расширяющийся на 80 мкм всего за 0,1 мс, чего достаточно чтобы воздействовать на иглу форсунки с усилием 6300 Н. При этом для управления пьезоэлементом используют напряжение бортовой сети автомобиля.

Для усиления пьезоэффекта в керамику добавляют палладиум и цирконий. Пьезоэлемент потребляет энергию только при подаче напряжения и регенерирует ее при выключении напряжения, таким образом, являясь регенератором энергии.

Использование пьезоэлемента, кроме быстроты срабатывания, обеспечивает большую силу открытия клапана сброса давления над иглой форсунки и высокую точность хода для быстрого сброса давления подачи топлива.

Электрогидравлическая форсунка с пьезоэлементом показана на. Основными составляющими форсунки являются модуль исполнительного элемента, состоящего из пьезоэлектрического элемента и его составляющих, модуль плунжера, состоящего из поршней, амортизатора давления и пружины, клапан переключения, игла. Для окончательной очистки топлива применяется специальный стержневой фильтр.

Рис. Разрез пьезоэлектрогидравличе­ской форсунки:
1 ­– патрубок рециркуляции; 2 – электрический разъем; 3 – стержневой фильтр; 4 – корпус форсунки; 5 – пьезоэлектричесий элемент; 6 – сопряженный поршень; 7 – поршень клапана; 8 – клапан переключения; 9 – игла форсунки; 10 – амортизатор давления

Увеличение длины модуля исполнительного элемента преобразуется модулем соединителя в гидравлическое давление и перемещение, воздействующие на клапан переключения. Модуль плунжера действует как гидравлический цилиндр. На него постоянно воздействует давление подачи топлива 10 кгс/ см2 через редукционный клапан в обратной магистрали.

Топливо выполняет роль амортизатора давления между плунжером соединителя выпускного дросселя 8 и плунжером клапана 5 в модуле плунжера. Из пустого закрытого инжектора (присутствует воздух) воздух удаляется при стартерном пуске двигателя (с частотой вращения вала стартера). Помимо этого, инжектор наполняется топливом, подаваемым погруженным в топливном баке насосом, проходящим через управляемый обратный клапан против направления потока топлива.

Клапан переключения состоит из пластины клапана, плунжера клапана 5, пружины клапана и пластины дросселя 3. Топливо под давлением протекает через впускной дроссель 4 в пластине дросселя к игле форсунки и в камеру над иглой форсунки. Благодаря этому происходит выравнивание давления над и под иглой форсунки. Игла форсунки удерживается в закрытом положении силой пружины форсунки. При нажиме плунжера клапана 5 открывается канал выпускного дросселя и топливо под давлением вытекает через выпускной дроссель 8 большего размера, расположенный над иглой форсунки. Топливо под давлением поднимает иглу форсунки, в результате чего происходит впрыск. Благодаря быстрым командам на переключение пьезо-электрического элемента за один рабочий такт друг за другом производятся несколько впрысков.

Рис. Принцип работы пьезофорсунки:
1 – игла форсунки; 2 – пружина форсунки; 3 – пластина дросселя; 4 — впускной дроссель; 5 – плунжер клапана; 6 – линия высокого давления; 7 – соединительный элемент; 8 – выпускной дроссель; а – форсунка закрыта; б — форсунка открыта

Из-за особенностей процесса сгорания, присущих дизельным двигателям с турбонаддувом, для уменьшения шума и снижения выброса оксидов азота в цилиндры двигателя перед впрыском основной дозы топлива подается небольшая капля топлива (1…2 мм3) «пилотный впрыск», которая плавно перетекает в распыление остальной части топлива. Предварительный впрыск позволяет топливу воспламеняться быстрее. Давление и температура при этом возрастают медленнее чем при обычном впрыске, что уменьшает «жесткость» работы двигателя и его шум с одновременным снижением выбросов окислов азота. Характер процесса двойного впрыска показан на рисунке:

Рис. График процесса двойного впрыска и характер распыления топлива

При холодном двигателе и в режиме, приближенном к холостому ходу, происходит два предварительных впрыска. При увеличении нагрузки предварительные впрыски один за одним прекращаются, пока при полной нагрузке двигатель не перейдет в режим основного впрыска. Оба дополнительных впрыска необходимы для регенерации сажевого фильтра.

Благодаря тому, что пьезофорсунки имеют намного меньшее время срабатывания, чем традиционные электромагнитные, стало возможным разделение горючей смеси на несколько отдельных микродоз: после многократных предварительных впрыскиваний очень небольших количеств горючей смеси следуют либо основное впрыскивание, либо при необходимости многие так называемые «послевпрыскивания».

Рис. Характер протекания процесса многоступенчатого впрыска

Время между предварительным впрыскиванием и основным впрыскиванием составляет 100 мс. Объем топлива, попадающего в цилиндр в момент каждого предварительного впрыскивания, составляет 1,5 мм3. Это делается для равномерного распределения давления в камере сгорания и, соответственно, уменьшения шума, создаваемого в процессе сгорания. После впрыскивания, в свою очередь, служат для снижения токсичности отработавших газов. Если в конце цикла сгорания произвести еще одно впрыскивание в цилиндр, то оставшиеся частицы сгорают лучше. Кроме того, в случае, когда во впускной системе установлен фильтр для улавливания несгоревших частиц, такая технология за счет высокой температуры способствует его очистке. Это особенно актуально для двигателей с большим рабочим объемом.

Более того, сейчас стало возможным использовать до семи тактов впрыска вместо трех за один рабочий процесс. Благодаря этому появляются новые возможности для увеличения номинальной мощности двигателя и еще более точного контроля за составом отработавших газов.

Новое поколение форсунок позволяет регулировать не только количество впрыска по времени и его фазы, но и управлять подъемом иглы, что позволяет более четко управлять процессом впрыска.

В настоящее время производители дизельной топливной аппаратуры, например фирма Бош, разработала системы Common Rail с давлением впрыска до 2500 кгс/см2. В этих системах форсунка отличается от традиционной тем, что максимальное давление создается не гидроаккумуляторе, а в самой форсунке. Она снабжена миниатюрным гидроусилителем давления и двумя электромагнитными клапанами, позволяющими варьировать момент впрыска и количество топлива в пределах одного рабочего цикла. Таким образом, здесь совмещены принципы работы Common Rail и форсунки.

Другим направлением форсунок фирмы Bosch является устройство в форсунках небольшого напорного резервуара, сокращающего обратный ход к циклу низкого давления. Это позволяет увеличить давление впрыска и КПД системы.

Форсунки с повышенным давлением впрыска соответствуют нормам Евро-6.

Источник: http://ustroistvo-avtomobilya.ru/dizel-naya-toplivnaya-apparatura/forsunki/forsunki/

Инжектор: устройство, принцип работы и возможности ремонта

С течением времени азы автомобилестроения менялись и становились всё более далёкими от своих истоков. Так, топливная система транспортных средств подвергалась постоянной модернизации до тех пор, пока не появился универсальный инжектор, используемый в конструкции большинства бензиновых машин и сегодня. Инжекторное питание мотора топливом, по сути, особых премудростей и сложностей не имеет, однако для понятия принципов и смысла его функционирования не лишним будет ознакомиться с таковым более подробно. Именно о типовой конструкции и работе современных инжекторов пойдёт речь в сегодняшнем материале. Интересно? Обязательно «листайте» страницу ниже.

Виды инжекторных систем

Первые инжекторы, которые массово начали использовать на бензиновых моторах все еще были механическими, но у них уже начал появляться некоторые электрические элементы, способствовавшие лучшей работе мотора.

Современная же инжекторная система включает в себя большое количество электронных элементов, а вся работа системы контролируется контроллером, он же электронный блок управления.

Всего существует 3 типа инжекторных систем, различающихся по типу подачи топлива:

1. Центральная;
2. Распределенная;
3. Непосредственная.

Центральная (моновпрыск) инжекторная система

Видео удалено.

Видео (кликните для воспроизведения).

Центральная инжекторная система сейчас уже является устаревшей. Суть ее в том, что топливо впрыскивается в одном месте – на входе во впускной коллектор, где оно смешивается с воздухом и распределяется по цилиндрам. В данном случае, ее работа очень схожа с карбюратором, с единственной лишь разницей, что топливо подается под давлением. Это обеспечивает его распыление и более лучшее смешивание с воздухом. Но ряд факторов мог повлиять на равномерную наполняемость цилиндров.

Центральная система отличалась простотой конструкции и быстрым реагированием на изменение рабочих параметров силовой установки. Но полноценно выполнять свои функции она не могла Из-за разности наполнения цилиндров не удавалось добиться нужного сгорания топлива в цилиндрах.

Распределенная (мультивпрыск) инжекторная система

Распределенная система – на данный момент самая оптимальная и используется на множестве автомобилей. У этого инжектора топливо подается отдельно для каждого цилиндра, хоть и впрыскивается оно тоже во впускной коллектор. Чтобы обеспечить раздельную подачу, элементы, которыми подается топливо, установлены рядом с головкой блока, и бензин подается в зону работы клапанов.

Благодаря такой конструкции, удается добиться соблюдения пропорций топливовоздушной смеси для обеспечения нужного горения. Автомобили с такой системой являются более экономичными, но при этом выход мощности – больше, да и окружающую среду они загрязняют меньше.

К недостаткам распределенной системы относится более сложная конструкция и чувствительность к качеству топлива.

Система непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска – разновидность распределенной и на данный момент самая совершенная. Она отличается тем, что топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, где уже и происходит смешивание его с воздухом. Эта система по принципу работы очень схожа с дизельной. Она позволяет еще больше снизить потребление бензина и обеспечивает больший выход мощности, но она очень сложная по конструкции и очень требовательна к качеству бензина.

Немного истории

Активно устанавливаться такая система питания на автомобилях стала со средины 80-х годов, когда начали вводиться нормы экологичности выбросов. Сама идея инжекторной системы впрыска топлива появилась значительно раньше, еще в 30-х годах. Но тогда основная задача крылась не в экологичном выхлопе, а повышении мощности.

Первые инжекторные системы применялись в боевой авиации. На то время, это была полностью механическая конструкция, которая вполне неплохо выполняла свои функции. С появлением реактивных двигателей, инжекторы практически перестали использоваться в военной авиатехнике. На автомобилях же механический инжектор особо распространения не получил, поскольку он не мог полноценно выполнять возложенные функции. Дело в том, что режимы двигателя автомобиля меняются значительно чаще, чем у самолета, и механическая система не успевала своевременно подстраиваться под работу мотора. В этом плане карбюратор выигрывал.

Но активное развитие электроники дало «вторую жизнь» инжекторной системе. И немаловажную роль в этом сыграла борьба за уменьшение выброса вредных веществ. В поисках замены карбюратору, который уже не соответствовал нормативам экологии, конструкторы вернулись к инжекторной системе впрыска топлива, но кардинально пересмотрели ее работу и конструкцию.

Виды электронных форсунок

Существует классификация электронных форсунок, основывающихся на способе впрыска топлива. Выделяют такие три разновидности:

Электромагнитная. Зачастую характерна для бензиновых ДВС (и с прямым впрыском тоже). Конструкцию нельзя назвать очень сложной, а основными составляющими её частями выступают клапан с иголкой (электромагнитный), сопло. Контроль за работой указанной форсунки выполняется с помощью ЭБУ, обеспечивающего на обмотке клапана напряжение в наиболее подходящий для этого момент.

Электрогидравлическая. По большей части используют на дизельных движках. Являет собой электромагнитный клапан, дополненный камерой управления, а также сливным и впускным дросселями. Рабочий принцип этой разновидности форсунок основывается на участии давления самой топливной смеси в любой момент работы. За деятельностью электрогидравлической форсунки следит ЭБУ, именно он отправляет рабочие сигналы электромагнитному клапану.

Пьезоэлектрическая. Считается наиболее удачным устройством среди всех представленных, но может работать только на дизельных агрегатах с системой впрыска Common Rail. Основное преимущество этого типа — быстрота реакции, что гарантирует многократную подачу топлива за один полный цикл. В основе работы пьезоэлемента — гидравлический принцип действия (как и в предыдущем варианте), предусматривающий срабатывание поршня толкателя за счёт увеличения длины пъезоэлемента под воздействием электрического сигнала ЭБУ. Количество подаваемого за один раз топлива определяется продолжительностью такого воздействия и давлением топливной смеси в топливной рампе.

Direct injection

Непосредственный впрыск, являющийся разновидностью системы распределительного впрыска, – последнее слово в системах питания бензиновых двигателей. Главной особенностью прямого впрыска является подача топлива непосредственно в камеру сгорания.

GDI, FSI, D4 – аббревиатуры, использующиеся Mitsubishi, Volkswagen и Toyota, соответственно, для обозначения двигателей с непосредственным впрыском. Система питания таких ДВС больше походит на дизельные моторы, нежели на привычные всем ДВС цикла Отто. Устройство:

Принцип работы инжектора

Принцип работы инжектора на автомобилях можно условно поделить на 2 части — механическую составляющую и электронную.

К механической части инжектора относится:

• топливный бак;
• электрический бензонасос;
• фильтр очистки бензина;
• топливопроводы высокого давления;
• топливная рампа;
• форсунки;
• дроссельный узел;
• воздушный фильтр.

Конечно, это не полный список составных частей. В систему могут быть включены дополнительные элементы, выполняющие те или иные функции, все зависит от конструктивного исполнения силового агрегата и системы питания. Но указанные элементы являются основными для любого двигателя с инжектором распределенного впрыска.

Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.

Далее в систему установлен топливный фильтр, обеспечивающий очистку бензина от сторонних примесей. Поскольку бензин находится под давлением, то передвигается он по топливопроводу высокого давления.

Для предотвращения превышения давления, в систему входит регулятор давления. От фильтра, через него по топливопроводам бензин движется в топливную рампу, соединенную со всеми форсунками. Сами же форсунки устанавливаются во впускном коллекторе, недалеко от клапанных узлов цилиндров.

Современная форсунка – электромагнитная, в ее основе лежит соленоид. При подаче электрического импульса, который поступает от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, воздействующее на сердечник, заставляя его переместиться, преодолев усилие пружины, и открыть канал подачи. А поскольку бензин подается в форсунку под давлением, то через открывшийся канал и распылитель бензин поступает в коллектор.

С другой стороны через воздушный фильтр в систему засасывается воздух. В патрубке, по котором движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на педаль акселератора. При этом он просто регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндры, а вот на дозировку топлива водитель вообще никакого воздействия не имеет.

Основным элементом электронной части является электронный блок, состоящий из контроллера и блока памяти. В конструкцию также входит большое количество датчиков, на основе показаний которых ЭБУ выполняет управление системой. Для своей работы ЭБУ использует показания датчиков:

• Лямбда-зонд, устанавливается в выпускной системе авто, определяет остатки несгоревшего воздуха в выхлопных газах;
• Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), расположен в корпусе воздушного фильтрующего элемента, определяет количество проходящего через дроссельный узел воздуха при всасывании его цилиндрами;
• Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ), установлен в дроссельном узле, подает сигнал о положении педали акселератора;
• Датчик температуры силовой установки, располагается возле термостата, регулирует состав смеси в зависимости от температуры мотора;
• Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ), установлен возле шкива коленчатого вала;
• Датчик детонации, расположен на блоке цилиндров;
• Датчик скорости, установлен на коробке передач;
• Датчик фаз,предназначен для определения углового положения распредвала, установлен в головке блока.

Элекробензонасос заполняет всю систему топливом. Контролер получает показания от всех датчиков, сравнивает их с данными, занесенными в блок памяти. При несовпадении показаний, он корректирует работу системы питания двигателя так, чтобы добиться максимального совпадения получаемых данных с занесенными в блок памяти.

На основе данных от датчиков, контролером высчитывается время открытия форсунок, чтобы обеспечить оптимальное количество подаваемого бензина для создания топливовоздушной смеси в необходимой пропорции.

При поломке какого-то из датчиков, контролер переходит в аварийный режим. То есть, он берет усредненное значение показаний неисправного датчика и использует их для работы. При этом возможно изменение функционирование мотора – увеличивается расход, падает мощность, появляются перебои в работы. Но это не касается ДПКВ, при его поломке, двигатель функционировать не может.

Преимущества инжектора и его недостатки

Если бы в этой системе не было преимуществ, инжекторы не получили бы столь широкое распространение. Надежность инжектора многие могут оспорить, ведь автомобилисты нередко сталкиваются с проблемами и неизлечимыми болезнями системы. Тем не менее, в технологии намного больше плюсов, которые привлекают покупателей и дарят определенные выгоды в поездке.

Несмотря на то, что инжектор дороже в обслуживании и более прихотлив к качеству бензина, его надежность и возможность широкой настройки параметров опережает на сотни шагов вперед карбюратор. В конце концов, за определенный пробег два типа мотора могут выйти одинаково в цене, только карбюратору нужно будет чаще уделять внимание, а инжектор сделать один раз и надолго.

И напоследок представляем вашему вниманию видео для более полного понимания принципа работы инжектора.

Источник: http://automanya.ru/remont/inzhektornyj-dvigatel.html

Устройство и принцип работы топливной системы с насос-форсунками

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.

Источник: http://techautoport.ru/dvigatel/toplivnaya-sistema/nasos-forsunki.html

Как работает инжекторный двигатель?

Инжекторный двигатель – это довольно сложный механизм, работа которого должна быть хорошо отлажена, чтобы получить от него максимальную производительность. В статье подробно рассмотрен принцип работы инжекторного двигателя.

Содержание статьи:

• Датчики
• Исполнительные элементы
• Принцип работы
• Карбюратор ил инжектор

Прежде чем начать разговор об этом чуде техники, развеем некоторые мифы. Инжекторный двигатель работает по тому же принципу, что и дизельный, за исключением системы зажигания, однако, это не придает ему гораздо большей мощности, чем карбюраторному. Прибавка составит максимум 10%.

Центром всей системы является ЭБУ (электронный блок управления). Он носит много названий, «мозги», «компьютер» и так далее. По сути да, это компьютер, в который заложено огромное количество таблиц по составу смеси, времени впрыска топлива и прочего. Например, если обороты двигателя равны 1500, дроссельная заслонка открыта на 10 градусов, а расход воздуха составляет 23 кг, то в цилиндр будет поступать одно количество топлива. Если же вводные параметры изменяются, то и результат будет другим. Если с блоком управления возникают какие-то проблемы, например, слетает прошивка, то все идет прахом, двигатель либо начинает как попало работать, либо и вовсе перестает.

Датчики инжекторного двигателя

Все элементы можно поделить на исполнительные и датчики. Для начала мы рассмотрим датчики.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ)

Этот элемент устанавливается перед воздушным фильтром, прямо на входе. В основе его работы лежит принцип разницы показаний. Так, через две платиновые нити проходит электричество. В зависимости от температуры их сопротивление меняется. Одна из нитей надежно укрыта от потока воздуха, что делает ее сопротивление неизменным. Вторая же охлаждается потоком, и на основании разницы величин, по тем же таблицам, о которых сказано выше, ЭБУ рассчитывает количество воздуха.

Датчик абсолютного давлении и температуры двигателя (ДАД)

Он используется либо в качестве альтернативы, либо вместе с вышеописанным для более высокой точности снятия показаний. Если вкратце, в нем имеется две камеры, одна из которых герметична и имеет внутри абсолютный вакуум. Вторая же камера подсоединяется к впускному коллектору, где создается разрежение во время такта впуска. Между этими камерами имеется диафрагма, а так же пьезоэлементы. Они вырабатывают напряжение при движении диафрагмы. Далее сигнал идет на ЭБУ.

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ)

Если посмотреть на шкив коленвала инжекторного двигателя, то можно рассмотреть на нем гребенку. Она магнитная. По всему периметру установлены зубцы. Всего их должно быть 60 штук, через каждые 6 градусов. Но двух из них нет, они нужны для синхронизации. Датчик положение коленчатого вала имеет в своем составе намагниченный стальной сердечный, а так же медную обмотку. При прохождении зубцов в обмотке возникает индукционный ток, напряжение которого зависит от скорости вращения шкива.

Датчик фаз (ДФ)

Не все двигатели им оснащались раньше, но сейчас его можно встретить практически везде. Он работает по принципу датчика Холла, то есть имеет диск с катушкой, а так же прорезь. Как только прорезь попадает на датчик, выходное напряжение на нем нулевое. Этот момент означает верхнюю мертвую точку такта сжатия первого цилиндра. Нужно это для того, чтобы ЭБУ мог генерировать напряжение для зажигания в нужном цилиндре, а так же контролировать такты. Чтобы, например, форсунка не открылась во время рабочего хода.

Датчик детонации

Он устанавливается на блоке цилиндров инжекторного двигателя. Как только в двигателе возникает детонация, по блоку передается вибрация. Датчик представляет собой пьезоэлемент, который генерирует напряжение, чем сильнее вибрации, тем выше напряжение. Соответственно, ЭБУ на основании его показаний корректирует момент зажигания. Но об этом позже.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ)

По сути своей, это обычный потенциометр. Опорное напряжение на нем, как правило, составляет 5 вольт. Так вот, в зависимости от того, на какой угол отклоняется дроссельная заслонка, меняется напряжение на контрольном выводе. Все просто.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ)

Этот датчик нужен для определения температуры двигателя. Если на карбюраторном двигателе он нужен просто для включения и выключения электровентилятора, то здесь он представляет собой более сложное устройство. Это термосопротивление, величина которого меняется в зависимости от температуры. Соответственно, меняется и напряжение, при прохождении через него.

Датчик кислорода

Он устанавливается в выхлопной системе, существуют системы с двумя датчиками. Его задача – отслеживать количество свободного кислорода в выхлопных газах. Например, если его слишком много, то это значит, что смесь вся не сгорает, а значит, надо обогатить. Если же кислорода меньше, чем значится в нормативных таблицах ЭБУ, то ее надо обеднить.

Исполнительные элементы

Исполнительные элементы получили свое название за то, что именно они вносят коррективы в работу двигателя. ТО есть, блок управления получает сигнал от датчика, анализирует его, после чего отправляет сигнал на исполнительный элемент.

Топливный насос

Начнем с системы питания. Он установлен в баке и подает топливо в топливную рампу под давлением 3,2 – 3,5 Мпа. Это позволяет гарантировать качественный распыл топлива в цилиндры. Как только повышаются обороты двигателя, повышается и аппетит, а значит в рампу надо подавать большее количество топлива для сохранения давления. Насос начинает вращаться быстрее по команде блока управления. Большинство современных автомобилей, начиная примерно с 2013 года выпуска, оснащаются топливным модулем, который включает в себя насос и встроенный фильтр. Это существенно сказывается на стоимости замены фильтра, потому что менять надо весь модуль. Некоторые производители в инструкциях пишут, что модуль устанавливается на весь срок службы авто, однако не стоит верить, что какой-то фильтр способен проходить больше 2 сезонов.

Форсунка

После того, как топливо прошло всю цепь провода, оно попадает в форсунку, которая дозирует его подачу в цилиндр. Форсунка представляет собой электромагнитный клапан очень маленького диаметра, который обеспечивает распыл бензина в камеру сгорания. ЭБУ изменяет количество топлива, которое подается, при помощи временных промежутков, пока открыта форсунка. Как правило, это десятые доли секунды.

Дроссельная заслонка

Все мы когда-то видели карбюратор, заглядывали в него сверху. Так вот в нем имелись заслонки, которые перекрывали воздух. Здесь принцип тот же. Пожалуй, и рассказать больше нечего.

Регулятор холостого хода (РХХ)

Это тоже электромагнитный клапан, шток которого закрывает воздуховод, проходящий в обход дроссельной заслонки. В зависимости от напряжения, которое на него подает блок управления, он открывает этот самый канал.

Модуль зажигания

Принцип работы инжекторного двигателя

Итак, после того, как мы разобрались в основных узлах инжекторного двигателя, посмотрим, как же он работает. После того как стартер провернул коленчатый вал, ДПКВ сообщил блоку управления, какой цилиндр в каком положении находится. В свою очередь, датчик фаз сообщил о тактах. Блок управления принял эту информацию к сведению и открыл форсунку в том цилиндре, в котором начинается такт впуска. Но открыл ее не просто так, а на строго определенный промежуток времени, который по таблицам соответствует показаниям ДМРВ или ДАД. Так сформировалась рабочая смесь.

Видео: как работает бензиновый инжекторный двигатель внутреннего сгорания

После того как здесь такт впуска закончился, начинается сжатие, в это время впуск происходит в другом цилиндре. Здесь же поршень доходит до верхней мертвой точки, о чем говорит ДПКВ и ДФ, соответственно, пора подавать напряжение на модуль зажигания, в нужный цилиндр. Для этого в блоке управления стоит два транзистора, которые берут на себя по два цилиндра.

Дальше, когда взрыв произошел, ЭБУ смотрит на показания датчик детонации и корректирует момент зажигания уже для следующего по ходу цилиндра. Но это еще не все. После этого, когда газы дошли до датчика кислорода, блок управления корректирует состав смеси, а именно, время открывания форсунки, что позволяет максимально эффективно использовать топливо и его сгорание. Если ЭБУ распознает недостаток кислорода, но при этом дроссельная заслонка остается открытой, то приоткрывается регулятор холостого хода.

Прогрев двигателя и датчик температуры двигателя

Этот момент стоит рассмотреть отдельно, скажем так, это небольшое уточнение. Итак, прогревочный режим двигателя никак не связан с показаниями некоторых датчиков, то есть, от них ничего не зависит. В частности, это ДМРВ и ДАД, а так же датчик детонации. В блоке, как уже говорилось, заложены определенные таблицы, их очень много, миллионы. Так вот, во время прогревочного режима ЭБУ работает строго по этим таблицам и никак иначе. Это значит, что если в него прописано соотношение воздуха к топливу 14,1:1, то так оно и будет. Эта цифра является общепринятой нормой для рабочей температуры. Так вот, пока температура двигателя не достигнет той, которая прописана в прошивке блока управления, то прогревочный режим не отключится. После ЭБУ начинает работать по датчикам.

Что лучше, инжекторный или карбюраторный двигатель?

Этот вопрос достаточно спорный, у каждой точки зрения есть много противников и приверженцев как среди простых водителей, так и среди специалистов, которые полностью понимают принцип работы инжекторного двигателя. Итак, карбюраторный двигатель отличает простота и прозрачность работы. То есть, если механик отрегулировал холостые обороты, то они такими и остались.

Что касается инжекторного двигателя, то ту все дело сводится к своевременному обслуживанию, а так же к качеству применяемых деталей.

Источник: http://fastmb.ru/autoremont/647-kak-rabotaet-inzhektornyy-dvigatel.html

Устройство и работа форсунки двигателя

Оценка 5 проголосовавших: 1

Профессионал в области гражданского права с 10 летним стажем.

Как работает дизельная форсунка

Форсунка дизеля – один из основных составляющих системы питания двигателя, которая напрямую подает топливо в камеру сгорания для получения воздушно-топливной смеси. Эта деталь наиболее сильно подвергается износу и требует периодического обслуживания. От качества ее работы зависит полнота сгорания топлива в цилиндре, запуск, динамика и экономичность мотора, а также токсичность выхлопных газов. Некоторые водители пренебрегают регламентными работами, в результате чего форсунки выходят из строя, требуя ремонта или замены.

Назначение и принцип работы дизельных форсунок

Основная задача форсунки в дизельном двигателе – это распыление топлива при обеспечении герметичности камеры сгорания. Работа систем питания с механическим управлением форсунками происходит в следующем порядке:

1. Из топливного бака подается горючее к насосу высокого давления.
2. Насос в необходимой последовательности распределяет и нагнетает топливо в магистрали, ведущие к форсункам.
3. В форсунке топливо давит на штуцер, а от него расходится по топливным каналам к распылителю, который закрыт иглой с пружиной.
4. Под воздействием давления игла открывается, и после впрыска закрывается.

В зависимости от способа управления процессом впрыска, дизельные форсунки помимо механических делятся на следующие типы:

1. Электрогидравлические, характеризуется наличием в конструкции электромагнитного клапана, камеры управления, впускного и сливного дросселя. Принцип их работы основывается на применении давления топлива как во время впрыска, так и при прекращении, с участием электронного клапана, который открывает сливной дроссель по команде с ЭБУ.
2. Пьезоэлектрические. Отличаются высокой быстротой срабатывания и возможностью многократного впрыска за один цикл. Это осуществляется при помощи пьезоэлемента, воздействующего на корпус толкателя, который открывает переключающий клапан для поступления топлива в магистраль.

Признаки неисправности дизельных форсунок

Неисправности форсунок в дизельном двигателе имеют следующие характерные признаки:

1. При неравномерном распылении (форсунка «льет»):

• Потеря мощности мотора и наличие сизого дыма из выхлопной трубы;
• Сильный стук, напоминающий стук шатуна;
• Неравномерная работа силового агрегата, вызванная нарушением работы отдельных цилиндров.

2. При падении рабочего давления впрыска (по причине усталости пружин или износа дистанционных регулировочных шайб):

• Наличие сизого или черного дыма из выхлопной;
• Жесткая работа двигателя.

3. Отсутствие герметичности корпуса форсунки, что проявляется в течи топлива из соединений корпуса.

Проверка дизельных форсунок

При наличии признаков неисправности форсунок, производят их проверку. Проведение процедуры может быть осуществлено как в гаражных условиях, так и на СТО при помощи диагностического стенда. Второй способ наиболее оптимальный, но имеет недостатки в виде высокой стоимости услуг и значительной удаленности сервиса. Существуют следующие способы проверки исправности форсунок:

1. На заведенном дизеле ставят такие обороты, когда сбои его работы слышны особо отчетливо. Форсунки последовательно отключают от магистрали высокого давления, ослабляя накидную гайку крепления на соответствующем штуцере насоса. При отсоединении неисправной форсунки характер работы двигателя не поменяется.

2. Проверка максиметром который выполнен в виде специальной форсунки, имеющей тарировочную шкалу для установки необходимого давления впрыска дизтоплива. Прибор представляет собой контрольный образец, при помощи которого анализируется эффективность распыла и соответствие фактического давления с требуемым в момент впрыска.

3. Проверка при помощи контрольного образца рабочей форсунки, которую сравнивают с остальными. Для этого на топливную аппаратуру устанавливают тройник, при помощи которого одновременно устанавливают рабочую и тестируемую форсунку. Ослабляют затяжки гаек на остальных трубопроводах, ведущих от насоса высокого давления к нетестируемым форсункам, перекрыв подачу топлива. На декомпрессионном механизме ставят максимальную подачу топлива и начинают вращение коленвала мотора. При неисправности форсунка покажет отличия от эталона по моменту начала и качеству впрыска.

Ремонт дизельных форсунок

Загрязнение каналов внутри форсунки, по которым проходит топливо, способствует ухудшению распыления топлива и нарушению образования воздушно-топливной смеси. Максимально равномерную пульверизацию нарушают смолы, содержащиеся в соляре. Проблему нарушения подачи топлива форсунками помогает устранить промывка. Данная процедура обеспечивает удаление загрязнений внутри топливных каналов. Для ее осуществления применяются следующие способы:

1. Чистка при помощи ультразвука. Эффективный способ удаления грязи, который проводится на специальном оборудовании. Снятые форсунки помещают в специальную жидкость и воздействуют ультразвуковыми колебаниями, при которых грязь в сопле разрушается в течение короткого времени.

2. Промывка топливом, содержащим специальные присадки. Наиболее популярен среди автолюбителей, так как не требует применения дорогого оборудования. Представляет собой добавление присадки в топливо, которое при прохождении через форсунку будет растворять отложения. Эффективность метода не доказана.

3. Промывка на стенде при помощи специальных жидкостей. Очищение происходит при высоком давлении за счет циркуляции. Способ отличается надежностью и высокой эффективностью.

4. Ручная промывка, при которой имитируется работа форсунки. Достаточно эффективный и недорогой способ, не требующий применения специального оборудования. Для его проведения форсунки демонтируют вместе с рейкой и фиксируют над емкостью. Подача очищающей жидкости производится по прозрачной силиконовой трубке. Дозатор форсунки активируют электрическим током, подведенным по проводам от аккумулятора. Полная очистка происходит после 5-10 мин. распыления жидкости. Сам процесс состоит из следующих этапов:

• С форсунки снимают фильтры и резиновые уплотнители, чтобы под воздействием жидкости они не вышли из строя;
• Организуют герметичное соединение баллона с жидкостью и форсунок через силиконовую трубку;
• Подводят электропитание от аккумулятора с помощью пары проводов;
• К разрыву одного провода подводят кнопку для размыкания цепи, второй провод оставляют целым;
• При нажатии кнопки происходит впрыск, который продолжается до момента равномерного распыления струй жидкости.

Достаточно часто некачественный впрыск происходит по причине засорения или износа сопел форсунки, что достаточно хорошо видно в процессе диагностики неисправностей. Для устранения поломки корпус детали разбирают и тщательно промывают в керосине, наружный нагар удаляют деревянным скребком, а отверстия прочищают мягкой стальной проволокой, диаметр которой меньше отверстия сопла. При увеличении размера сопла более чем на 10 %, или разнице в диаметре отверстий на 5%, распылитель заменяют на новый.

Иногда форсунка может давать течь, которую возможно устранить притиркой иглы к седлу. Течь может возникать и при нарушении уплотнения в торце иглы (уплотняющем конусе). Притирка производится разведенной в керосине пастой ГОИ, при которой избегают ее попадания в зазор между направляющей и самой иглой. После притирки все делали промывают в керосине или чистом дизтопливе, продувают сжатым воздухом, и после сборки снова тестируют на герметичность.

Что бы ваши форсунки служили долго, используйте фильтр дизельного топлива тонкой очистки.

Замена дизельных форсунок

Замена дизельных форсунок производится при полном выходе из строя детали. Процедура, выполненная работниками СТО, достаточно дорогостоящая, но ее можно проделать самостоятельно. Для этого потребуются следующие инструменты:

1. Динамометрический ключ с удлинителем.
2. Специальная головка под форсунки.
3. Рожковый ключ на 17.
4. Пинцет.

Процедура замены осуществляется в следующем порядке:

1. Отвинчивание гаек с трубок высокого давления.
2. Выкручивание самих форсунок (иногда происходит сложно из-за прикипания резьбы).
3. Демонтаж пинцетом термоизоляционных шайб или их остатков (повторно старые шайбы устанавливать нельзя).
4. Установка новых термоизоляционных шайб и новых форсунок, которые ввинчивают с необходимым усилием при помощи динамометрического ключа.
5. Сборка топливной системы в обратном порядке.

Дизельная форсунка представляет собой один из главных элементов системы питания дизельного двигателя. Форсунка (инжектор) обеспечивает прямую подачу солярки в камеру сгорания дизеля, а также дозирование подаваемого топлива с высокой частотой (более 2 тыс. импульсов в минуту). Инжектор осуществляет эффективный распыл горючего в пространстве над поршнем. Топливо в результате такого распыла получает форму факела. Форсунки отличных друг от друга систем топливоподачи имеют конструктивные особенности, различаются по способу управления. Инжекторы делят на две группы:

• механические;
• электромеханические;

Читайте в этой статье

Принцип работы механической форсунки

Принцип работы системы питания дизеля с механическим управлением форсунки состоит в следующем. К топливному насосу высокого давления (ТНВД) подается горючее из топливного бака. За подачу отвечает подкачивающий насос, который создает низкое давление, необходимое для прокачки солярки по топливопроводам.

Далее ТНВД в нужной последовательности осуществляет распределение и нагнетание горючего под высоким давлением в магистрали, ведущие к механической форсунке. Каждая форсунка данного типа открывается для очередного впрыска порции солярки в цилиндры под воздействием высокого давления топлива. Снижение давления приводит к закрытию дизельной топливной форсунки.

Простой механический инжектор имеет корпус, распылитель, иглу и одну пружину. В устройстве запорная игла свободно движется по направляющему каналу распылителя. Сопло форсунки плотно перекрывается в тот момент, когда нет нужного давления от ТНВД. Внизу игла опирается на уплотнение распылителя, имеющее коническую форму. Прижим иглы реализован посредством закрепленной сверху пружины.

Простые дизельные моторы, которые имеют разделенную камеру сгорания, зачастую получают распылитель с одним отверстием и иглой. Дизельные моторы, которые устроены на основе непосредственного впрыска топлива, оборудованы форсунками с несколькими распылительными отверстиями. Число отверстий в таком распылителе колеблется от двух до шести.

Подача топлива регулируется зависимо от конструкции распылителя, так как существуют два основных типа подобных решений:

• распылитель с возможностью перекрытия каналов;
• распылитель с перекрываемым объемом;

В первом случае игла форсунки перекрывает подачу горючего путем перекрытия каждого отверстия. Второй тип форсунок означает, что игла перекрывает своеобразную камеру в нижней части распылителя.

Давление топлива, нагнетаемого ТНВД, заставляет иглу подниматься благодаря наличию на поверхности такой иглы специальной ступеньки. Солярка проникает в корпус под указанной ступенькой. В момент, когда давление горючего сильнее усилия, которое создает прижимная пружина, игла движется вверх. Таким образом открывается канал распылителя. Дизтопливо под давлением проходит через распылитель и происходит его распыл в форме факела. Так реализован впрыск топлива.

Далее определенное количество горючего, которое подается насосом высокого давления, пройдет через распылитель и попадет в камеру сгорания. После этого давление на ступеньке иглы начинает снижаться, в результате чего игла от усилия пружины возвращается в исходное положение и плотно перекрывает канал. Тогда подача солярки в распылитель полностью прекращается.

Инжектор с двумя пружинами

На эффективность топливоподачи и последующего сгорания топлива в цилиндрах дизеля можно влиять, изменяя различные характеристики форсунки, такие как структура и количество каналов распылителя, усилие пружины и т.п. Одним из конструкторских решений стало внедрение в устройство форсунок специального датчика подъема иглы. Данный подъем учитывается специальными электронными блоками управления, которые взаимодействуют с ТНВД.

Особенностью работы указанных инжекторов является двухступенчатый подъем иглы. Получается, нагнетаемое ТНВД топливо сначала превышает по силе давления силу сопротивления одной пружины, а затем другой. В режиме холостого хода и при небольших нагрузках на мотор впрыск осуществляется только посредством первой ступени, подавая в двигатель незначительное количество солярки. Когда мотор выходит на режим нагрузки, давление нагнетаемого ТНВД топлива растет, горючее подается уже двумя дозированными порциями. Первый впрыск небольшого объема (1/5 от общего количества), а далее основной (около 80% солярки). Разница давлений впрыска для открытия первой и второй ступени не особенно большая, что обеспечивает плавность топливоподачи.

Такой подход позволил повысить равномерность, эффективность и полноценность сгорания смеси. Дизельный двигатель стал расходовать меньше горючего, снизилось количество токсичных примесей в выхлопных газах. Дизельные форсунки с двумя пружинами активно использовались на агрегатах с непосредственным впрыском топлива до момента появления систем питания под названием Commоn Rail.

Электромеханическая дизельная форсунка

Дальнейшее развитие систем топливоподачи дизельного ДВС привело к появлению форсунок, в которых солярка подается в цилиндры посредством электромеханических форсунок. В таких инжекторах игла форсунки открывает и закрывает доступ к распылителю не под воздействием давления топлива и противодействия силе пружины, а при помощи специального управляемого электромагнитного клапана. Клапан контролируется ЭБУ двигателя, без соответствующего сигнала которого горючее не попадет в распылитель.

Блок управления отвечает за момент начала топливного впрыска и длительность подачи топлива. Получается, ЭБУ дозирует солярку для дизеля путем подачи на клапан форсунки определенного количества импульсов. Параметры импульсов напрямую зависят от того, с какой частотой вращается коленчатый вал двигателя, в каком режиме работает дизельный мотор, какая температура ДВС и т.д.

Благодаря дозированной высокоточной подаче давление газов на поршень в результате сгорания смеси растет плавно, сама топливно-воздушная смесь равномернее распределяется по цилиндрам дизеля, лучше распыляется и полноценно сгорает.

Дальнейшее видео наглядно иллюстрирует принцип работы электромеханической форсунки на примере бензинового двигателя. Главное отличие заключается в том, что давление топлива в дизельной форсунке значительно выше.

Указанный подход позволил окончательно переложить задачу по управлению впрыском с форсунок и ТНВД на электронный блок. Электронный впрыск работает намного точнее, дизель с подобными решениями стал еще более мощным, экономичным и экологичным. Разработчикам удалось значительно снизить вибрации и шумы в процессе работы дизельного агрегата, повысить общий ресурс ДВС.

Насос-форсунка

Одной из разновидностей систем питания дизеля являются конструкции, в которых полностью отсутствует ТНВД. За создание высокого давления впрыска отвечают так называемые дизельные насос-форсунки. Принцип работы системы состоит в том, что насос низкого давления сначала подает солярку напрямую к инжектору, в котором уже имеется собственная плунжерная пара для создания высокого давления впрыска. Плунжерная пара форсунки работает от прямого воздействия на нее кулачков распредвала. Данная система позволяет добиться лучшего качества распыла дизтоплива благодаря способности создать очень высокое давление впрыска.

Исключение из системы подачи топлива ТНВД позволяет сделать размещение дизельного ДВС под капотом более компактным, избавиться от привода топливного насоса и отбора мощности на его постоянное вращение. Также стало возможным удалить из системы питания решения, которые распределяют топливо от ТНВД по цилиндрам. Инжекторы в системе с насос-форсунками имеют электрический клапан, что позволяет подавать топливо за два импульса.

Принцип похож на работу механической форсунки с двумя пружинами. Решение позволяет реализовать сначала подвпрыск, а уже затем произвести подачу в цилиндр основной порции горючего. Насос-форсунки реализуют подачу топлива в максимально точно заданный момент начала впрыска, лучше дозируют солярку. Дизельный мотор с такой системой экономичен, работает мягко и тихо, содержание вредных веществ в отработавших газах сведено к минимуму.

Главным минусом решения можно считать то, что давление впрыска насос-форсунки напрямую зависит от частоты вращения коленвала двигателя. В списке недостатков также отмечены: сложность исполнения, высокая требовательность к моторному маслу, чистоте и качеству топлива. В процессе эксплуатации выделяют трудности в процессе ремонта и обслуживания, а также общую дороговизну сравнительно с системами, которые оборудованы привычным ТНВД.

Топливные форсунки – один из главных элементов системы питания дизельного двигателя. С течением времени, конструкция и принцип работы форсунок неоднократно менялись, у каждого нового поколения появлялись свои особенности. Рассмотрим основные типы форсунок, которые встречаются в топливной системе дизельных ДВС.

Зачем вообще нужны форсунки

Форсунки обеспечивают прямую подачу топлива в камеры сгорания и его равномерное распределение по стенкам. Распыление топлива происходит через специальные сопла (распылитель форсунки). Сопла формируют строго заданный топливный факел, в результате чего топливо и воздух смешиваются эффективнее, а смесь сгорает лучше.

Основное отличие форсунок для бензиновых и дизельных систем заключается в рабочем давлении топливной магистрали. Так, если бензонасос создает давление в 1-2 атмосферы в бензиновых двигателях, то топливный насос высокого давления (ТНВД) нагнетает дизтопливо до отметки в несколько сотен атмосфер.

Выделяют несколько типов дизельных форсунок, в зависимости от принципа их работы и особенностей конструкции:

• механические
• электромагнитные
• пьезоэлектрические
• насос-форсунки

Механические форсунки

Имеют самую простую и надежную конструкцию и длительный стаж применения в автомобилестроении (несколько десятилетий). Принцип работы механической форсунки: клапан ее открывается, как только достигнуто необходимое давление.

Корпус форсунки оканчивается соплом и подпружинной иглой. В опущенном состоянии игла закрывает доступ топлива к соплу. Как только давление поднимается благодаря работе ТНВД, игла приподнимается, топливо поступает на распылитель для последующего впрыска. С падением давления, игла снова опускается, перекрывая доступ топлива к распылителю форсунки.

Такое простое конструктивное решение: корпус, распылитель, игла плюс пружина – позволяет применять механические форсунки на самых простых моделях дизельных ДВС.

Но вследствие ужесточающихся с каждым годом требований к экономичности и экологичности дизелей, производители были вынуждены искать новые решения, ведь механические форсунки не обеспечивают достаточно контроля над смешиванием топливной смеси.

Электромагнитные форсунки

Речь идет о форсунке, в которой солярка подается в цилиндры посредством опускания и поднимания иглы, но управляется она не пружиной, а с помощью специального элекромагнитного клапана, который регулируется электронным блоком управления двигателя. Следовательно, без соответствующего сигнала топливо не попадет в распылитель.

То есть дозирование топлива, начало его впрыска и длительность подачи определяется ЭБУ двигателя. Необходимые параметры определяются частотой вращения коленвала, режимом работы мотора, температурой ДВС и другими важными параметрами.

При этом в системе Common Rail за один цикл электромеханическая форсунка способна подавать топливо посредством нескольких впрысков (до 7 раз). Такая дозированная и точная подача горючего в цилиндр способствует его лучшему распределению по стенкам камеры сгорания и более полноценной переработке.

Таким образом, за счет управления процессом впрыска под контролем ЭБУ, конструкторам удалось существенно увеличить мощность дизельного двигателя, сделать его более экономичным и экологичным. С появлением электромагнитных форсунок связана и более культурная (не такая шумная, как раньше) работа дизеля, и даже повышение его общего ресурса.

Пьезоэлектрические форсунки

Самое современное изобретение в категории современных дизельных моторов с системой прямого впрыска топлива в цилиндры. Принцип работы пьезоэлектрических форсунок фактически дублирует электромагнитные форсунки, но вместо электрического магнита клапан, регулирующий впрыск горючего, приводит пьезоэлектрический кристалл.

Дело в том, что отдельные кристаллы способны менять свою форму под действием электрического заряда. При конструировании пьезоэлектрических форсунок был учтен этот принцип. В результате появилось устройство, где кристалл удлинялся под действием электричества, что и приводит в действие запорные механизмы форсунки.

Основное преимущества пьезоэлектрических форсунок – скорость срабатывания клапана. Это позволило совершать многократный впрыск за один цикл подачи горючего в цилиндр (до девяти раз!). В результате качество смеси дизтоплива и воздуха улучшается, мощность и эффективность работы дизельного ДВС увеличиваются.

К основному недостатку относят высокую стоимость пьезоэлектрических форсунок. Они крайне чувствительны к качеству топлива, не поддаются ремонту и восстановлению, а их замена обходится владельцу в круглую сумму.

Насос – форсунки

Насос-форсунка это не отдельный вид форсунки, а целая отдельная система подачи топлива в дизельном ДВС. Особенность такой системы – отсутствие ТНВД. Высокое давление впрыска обеспечивают сами дизельные насос-форсунки.

Принцип их работы заключается в следующем: насос низкого давления подает горючее на форсунку, а затем собственная плунжерная пара форсунки от прямого воздействия кулачков распредвала нагнетает необходимое для впрыска давление. В итоге качество распыления топлива в камере улучшается.

Электрический клапан в устройстве насос-форсунки обеспечивает возможность дозированного впрыска, топливо можно подавать в цилиндр за два впрыска.

К другим преимуществам насос-форсунок можно отнести исключение из системы питания дизеля такого узла, как ТНВД, что облегчает конструкцию и уменьшает габариты самого двигателя. Мотор с насос-форсунками работает мягче и экономичнее, а содержание выхлопа максимально экологично.

Главным недостаткам системы насос-форсунок считается прямая зависимость давления впрыска от частоты вращения коленвала. Кроме того, насос-форсунки очень требовательны к качеству топлива и моторного масла. Ремонтировать и заменять их обходится очень дорого, поэтому на сегодняшний день многие автопроизводители отказываются от насос-форсунок в пользу классической схемы «ТНВД + форсунки».

• Особенности и виды форсунок Bosch, Delphie, Denso мы рассматривали здесь.

Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог

Какие бывают топливные дизельные форсунки

06 июля 2018 Категория: Полезная информация.

Топливные форсунки — один из главных элементов системы питания дизельного двигателя. С течением времени, конструкция и принцип работы форсунок неоднократно менялись, у каждого нового поколения появлялись свои особенности. Рассмотрим основные типы форсунок, которые встречаются в топливной системе дизельных ДВС.

Зачем вообще нужны форсунки

Форсунки обеспечивают прямую подачу топлива в камеры сгорания и его равномерное распределение по стенкам. Распыление топлива происходит через специальные сопла (распылитель форсунки). Сопла формируют строго заданный топливный факел, в результате чего топливо и воздух смешиваются эффективнее, а смесь сгорает лучше.

Основное отличие форсунок для бензиновых и дизельных систем заключается в рабочем давлении топливной магистрали. Так, если бензонасос создает давление в 1-2 атмосферы в бензиновых двигателях, то топливный насос высокого давления (ТНВД) нагнетает дизтопливо до отметки в несколько сотен атмосфер.

Выделяют несколько типов дизельных форсунок, в зависимости от принципа их работы и особенностей конструкции:

• механические
• электромагнитные
• пьезоэлектрические
• насос-форсунки

Механические форсунки

Имеют самую простую и надежную конструкцию и длительный стаж применения в автомобилестроении (несколько десятилетий). Принцип работы механической форсунки: клапан ее открывается, как только достигнуто необходимое давление.

Корпус форсунки оканчивается соплом и подпружинной иглой. В опущенном состоянии игла закрывает доступ топлива к соплу. Как только давление поднимается благодаря работе ТНВД, игла приподнимается, топливо поступает на распылитель для последующего впрыска. С падением давления, игла снова опускается, перекрывая доступ топлива к распылителю форсунки.

Такое простое конструктивное решение: корпус, распылитель, игла плюс пружина —  позволяет применять механические форсунки на самых простых моделях дизельных ДВС.

Но вследствие ужесточающихся с каждым годом требований к экономичности и экологичности дизелей, производители были вынуждены искать новые решения, ведь механические форсунки не обеспечивают достаточно контроля над смешиванием топливной смеси.

Электромагнитные форсунки

Речь идет о форсунке, в которой солярка подается в цилиндры посредством опускания и поднимания иглы, но управляется она не пружиной, а с помощью специального элекромагнитного клапана, который регулируется электронным блоком управления двигателя. Следовательно, без соответствующего сигнала топливо не попадет в распылитель.

То есть дозирование топлива, начало его впрыска и длительность подачи определяется ЭБУ двигателя. Необходимые параметры определяются частотой вращения коленвала, режимом работы мотора, температурой ДВС и другими важными параметрами.

При этом в системе Common Rail за один цикл электромеханическая форсунка способна подавать топливо посредством нескольких впрысков (до 7 раз). Такая дозированная и точная подача горючего в цилиндр способствует его лучшему распределению по стенкам камеры сгорания и более полноценной переработке.

Таким образом, за счет управления процессом впрыска под контролем ЭБУ, конструкторам удалось существенно увеличить мощность дизельного двигателя, сделать его более экономичным и экологичным. С появлением электромагнитных форсунок связана и более культурная (не такая шумная, как раньше) работа дизеля, и даже повышение его общего ресурса. 

Пьезоэлектрические форсунки

Самое современное изобретение в категории современных дизельных моторов с системой прямого впрыска топлива в цилиндры. Принцип работы пьезоэлектрических форсунок фактически дублирует электромагнитные форсунки, но вместо электрического магнита клапан, регулирующий впрыск горючего, приводит пьезоэлектрический кристалл.

Дело в том, что отдельные кристаллы способны менять свою форму под действием электрического заряда. При конструировании пьезоэлектрических форсунок был учтен этот принцип. В результате появилось устройство, где кристалл удлинялся под действием электричества, что и приводит в действие запорные механизмы форсунки.

Основное преимущества пьезоэлектрических форсунок — скорость срабатывания клапана. Это позволило совершать многократный впрыск за один цикл подачи горючего в цилиндр (до девяти раз!). В результате качество смеси дизтоплива и воздуха улучшается, мощность и эффективность работы дизельного ДВС увеличиваются.

К основному недостатку относят высокую стоимость пьезоэлектрических форсунок. Они крайне чувствительны к качеству топлива, не поддаются ремонту и восстановлению, а их замена обходится владельцу в круглую сумму.

Насос — форсунки

Насос-форсунка это не отдельный вид форсунки, а целая отдельная система подачи топлива в дизельном ДВС. Особенность такой системы — отсутствие ТНВД. Высокое давление впрыска обеспечивают сами дизельные насос-форсунки.

Принцип их работы заключается в следующем: насос низкого давления подает горючее на форсунку, а затем собственная плунжерная пара форсунки от прямого воздействия кулачков распредвала нагнетает необходимое для впрыска давление. В итоге качество распыления топлива в камере улучшается.

Электрический клапан в устройстве насос-форсунки обеспечивает возможность дозированного впрыска, топливо можно подавать в цилиндр за два впрыска.

К другим преимуществам насос-форсунок можно отнести исключение из системы питания дизеля такого узла, как ТНВД, что облегчает конструкцию и уменьшает габариты самого двигателя. Мотор с насос-форсунками работает мягче и экономичнее, а содержание выхлопа максимально экологично.

Главным недостаткам системы насос-форсунок считается прямая зависимость давления впрыска от частоты вращения коленвала. Кроме того, насос-форсунки очень требовательны к качеству топлива и моторного масла. Ремонтировать и заменять их обходится очень дорого, поэтому на сегодняшний день многие автопроизводители отказываются от насос-форсунок в пользу классической схемы «ТНВД + форсунки».

• Особенности и виды форсунок Bosch, Delphie, Denso мы рассматривали здесь.

Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ

 

работа роторно-рывкового ТНВД.

Ротационный топливный насос

Роторный топливный насос, показанный на рис. имеет только один насосный элемент, а топливо распределяется по каждому цилиндру с помощью цилиндрического ротора.

Ротор имеет продольные центральные отверстия, а также два набора радиальных отверстий, каждое из которых соответствует количеству цилиндров двигателя , расположенных в разных положениях.

Один комплект подключается к входу насоса через.

Центральный канал, тогда как второй набор соединен с нагнетательной линией, ведущей к форсункам различных цилиндров.

Подача топлива в центральное отверстие ротора происходит через впускной канал, когда поршень насоса перемещается друг от друга, в то время как радиальный нагнетательный канал (отверстие) в роторе совпадает с нагнетательным отверстием для любой цилиндр.

доставляется топливо в каждый цилиндр по очереди. Нижний конец центрального отверстия ротора открыт в камере, в которой размещены два противоположных насосных плунжера.

При вращении ротора пятнистое кольцо с внутренним кулачком приводило в действие плунжеры через ролики и башмаки, которые находятся в пазах в основании ротора.

Количество отверстий на кулачковом кольце равно количеству цилиндров двигателя и расположены равномерно по кольцу.

Основным преимуществом этого насоса является меньший размер и малый вес.

Впрыскивающий насос рывкового типа:

Состоит из поршневого поршня в цилиндре.Плунжер приводится в движение распределительным валом .

Конструкция:

Плунжер насоса и цилиндр образуют узел, называемый насосным элементом. Стальной плунжер имеет цилиндрическую поверхность с винтовой канавкой .

Спиральная канавка соединяется с верхней частью плунжера с помощью вертикальной прорези на поверхности или осевого отверстия в центре плунжера.

Нижняя часть плунжера прижимается к кулачку силой пружины.Кулачок вращается коленчатым валом двигателя через шестерни.

Возвратно-поступательное движение насоса вверх и вниз обусловлено вращательным движением кулачка.

На нижнем конце плунжера насоса имеется выступ. Это входит в прорезь в рукаве. К втулке прижимается зубчатое колесо. Управляющая рейка зацепляется с зубчатым колесом. Плунжер вращается в осевом направлении за счет возвратно-поступательного движения стойки.

Цилиндр насоса имеет отверстия, через которые топливо поступает и выходит. Подпружиненный конический нагнетательный клапан, установленный в верхней части цилиндра, и трубка высокого давления соединяют конец нагнетательного клапана насоса с инжектором.

Рабочий :

Когда поршень находится в нижней части своего хода, впускное и сливное отверстия открываются с верхнего конца поршня.

Топливо подается через эти отверстия в бочку подъемным насосом через топливные фильтры. Подъемный насос подает топливо под давлением от 0,8 до 1,0 кгс / см.

Когда кулачок насоса поднимает плунжер, порт закрывается плунжером.

Дальнейший восходящий момент плунжера сжимал топливо.Этот поток топлива под давлением направляется к нагнетательному клапану в трубку высокого давления.

Эта трубка уже заполнена топливом. Избыточное топливо, закачанное со стороны насоса, привело к увеличению давления через топливо в трубке.

Это топливо под давлением поднимает иглу форсунки против усилия пружины. Таким образом, топливо распыляется в камеру сгорания до тех пор, пока нижняя спиральная канавка на плунжере не откроет канал ствола.

После этого топливо под высоким давлением над плунжером выходит через вертикальную щель во впускной канал, что снижает давление топлива на насосе цилиндра.

Теперь нагнетательный клапан и клапан форсунки защелкиваются на своих местах.

После закрытия сливного отверстия плунжер опускается и создает вакуум в цилиндре, а впускное отверстие открывается верхней частью плунжера.

Топливо под давлением поступает из всасывающего канала в камеру. При вращении кулачка плунжер возвращается в нижнюю мертвую точку пружиной, и плунжер готов к следующей операции.

Эффективный ход может зависеть от движения стойки управления.

Как это:

Нравится Загрузка …

Сопутствующие

Применение феноменологических моделей для сжигания дизельного топлива в различных рабочих условиях ｜ Технический обзор YANMAR ｜ Технология ｜ О YANMAR ｜ YANMAR

Abstract

Двигатели внутреннего сгорания используются на мировом рынке в качестве источника энергии для различных промышленных применений. Характеристики сгорания, включая термический КПД и выбросы выхлопных газов, сильно зависят от условий окружающей среды и свойств топлива.Известно, что существуют большие различия в плотности, вязкости, воспламеняемости и теплоте сгорания коммерчески доступных топлив. В этом исследовании прогнозные модели процесса сгорания в цилиндре были оценены для судового дизельного двигателя. Модели были откалиброваны по фактическим результатам измерений, и было проведено исследование влияния различных свойств топлива на характеристики двигателя. Результаты проверки показали, что модели потенциально могут быть использованы для оценки характеристик сгорания.

1. Введение

Yanmar поставляет системы силовых передач клиентам по всему миру под девизом «Лучшая энергия с минимальным воздействием на окружающую среду». Источник питания, используемый в системе силовой передачи, должен поддерживать стабильные характеристики мощности в широком диапазоне условий. Хотя двигатели внутреннего сгорания широко используются, имея превосходные характеристики для использования в качестве источника энергии в промышленных приложениях, также известно, что их характеристики варьируются в зависимости от рабочей среды, включая атмосферные условия (температура и давление окружающей среды) и свойства топлива.Между тем, нормы выбросов выхлопных газов становятся все более строгими перед лицом обострения глобальных экологических проблем. В Европе нормы выбросов для легковых автомобилей были усилены в 2017 году и включают в себя испытание на выбросы в реальных условиях движения (RDE) в реальных дорожных условиях, а также испытания с использованием динамо-машины на шасси. Ожидается, что в будущем промышленным двигателям будет уделяться больше внимания потреблению топлива и выбросам, что создаст потребность в обеспечении стабильной работы двигателя в более широком диапазоне условий.

Типичная практика при разработке двигателей заключается в проведении первоначальных испытаний на соответствие и эксплуатационных характеристик в стандартных атмосферных условиях (25 ° C, 1 атм) и с использованием топлива со стандартизованными свойствами, а затем выполнение проверок качества и регулировок путем тестирования двигателей в условиях, которые они будут скорее всего столкнусь на практике. К сожалению, поскольку двигатели сейчас продаются по всему миру, испытания двигателей для всех условий эксплуатации становятся непрактичными. Это создало потребность в разработке простых и точных методов прогнозирования характеристик и в разработке методов упреждающего тестирования качества в широком диапазоне рабочих условий.Чтобы достичь этого, автор работал над применением разработки на основе моделей (MBD) для прогнозирования производительности двигателя. В этой статье описывается исследование возможности использования модели впрыска и сгорания топлива для прогнозирования характеристик сгорания.

2. Разработка модели

2.1. Обзор модели двигателя

Это исследование включало разработку модели прогнозирования характеристик горения с использованием инструментов анализа GT-Suite от Gamma Technologies из США.Программное обеспечение GT-Suite можно использовать для комбинированного анализа как потока жидкости, так и механических систем. В этом контексте поток жидкости означает впускной и выпускной тракты и поток топлива через систему впрыска топлива (насос, трубопровод высокого давления и форсунки), в то время как механические системы включают кривошип и поршни. Анализ потока использует набор уравнений сохранения массы, импульса и энергии на основе уравнений Нави-Стокса, и особенностью анализа является то, что, в отличие от кода 3D вычислительной динамики потока (CFD), используемого для подробного анализа, он может быстро получить решение, выполняя пространственную дискретизацию только в направлении потока ⁽¹⁾ .

Модель прогнозирования сгорания состоит из отдельных моделей для системы впрыска топлива и сгорания в цилиндре. Во-первых, модель впрыска топлива используется для расчета скорости впрыска топлива для данных условий работы насоса. Затем рассчитанная скорость впрыска топлива вместе с другими параметрами, такими как давление наддува и выхлопных газов, предоставляется в качестве входных данных для модели сгорания в цилиндре для прогнозирования процесса сгорания. Обратите внимание, что идентификация системы должна быть выполнена заранее как для системы впрыска топлива, так и для моделей сгорания, используя фактические данные, полученные в стандартных условиях эксплуатации.

2.2. Система впрыска топлива Модель

В модели используется система впрыска топлива, предназначенная для среднеоборотного судового двигателя, с независимым насосом, трубкой высокого давления и форсункой для каждого цилиндра (см. Рис. 1). Модель системы впрыска топлива представляет все функциональные компоненты, от топливопровода на входе насоса до форсунки, в виде упрощенных элементов трубопровода и механических элементов. В следующих разделах описывается разработка модели плунжера и цилиндра, нагнетательного клапана (клапана постоянного давления), топливопровода высокого давления и топливной форсунки соответственно.

Рис. 1 Схема моделирования системы впрыска топлива

(1) Поршень и цилиндр

На рис. 2 показаны схемы и физическая схема плунжера и ствола. Топливо, которое поступает в насос через впускной топливопровод, временно заряжается в пространстве, называемом топливным каналом. Соединенный со стволом через канал сообщения и питающие отверстия, топливный канал служит одновременно буфером для подачи топлива в ствол во время такта впуска и как приемник для топлива, пролитого в конце такта выпуска.При моделировании топливный канал точно делится на элементы по окружности, причем каждый элемент рассматривается отдельно как общий патрубок с заданным объемом и формами входа и выхода. Путь сообщения включает суженную секцию, которая регулирует обратный поток топлива из ствола. В модели это выражается в виде отверстия в трубе с коэффициентами расхода, скорректированными в соответствии с реальной ситуацией.

Рис. 2 Моделирование топливного коллектора и плунжерного цилиндра.

Плунжер, который выпускает топливо, подталкивается роликовым толкателем, приводимым в движение топливным кулачком, расположенным под насосом.Это увеличивает давление топлива в стволе. Фактический насос имеет диагональный вырез (так называемый «вывод») на стороне плунжера. Выгрузка топлива начинается, когда подающее отверстие закрывается верхней частью плунжера, и заканчивается, когда подающее отверстие пересекает нижнюю поверхность вывода, тем самым создавая путь потока между топливным каналом и топливным каналом под выводом. Этот механизм означает, что количество впрыскиваемого топлива можно регулировать путем вращения плунжера для изменения эффективной длины хода нагнетания плунжера.Эта операция была выражена в модели путем задания эффективной площади пути потока в порте подачи для плунжерного подъемника отдельно для начального и конечного этапов выгрузки. Кроме того, эффективный ход нагнетания плунжера был выражен путем регулирования расстояния между начальной и конечной стадиями нагнетания, чтобы соответствовать фактическому количеству впрыскиваемого топлива.

(2) Нагнетательный клапан (клапан постоянного давления)

Топливо под давлением в стволе проходит через нагнетательный клапан в трубопровод высокого давления.Роль нагнетательного клапана заключается в поддержании адекватного давления в топливном тракте после впрыска топлива (остаточного давления). При моделировании механические компоненты нагнетательного клапана (сам нагнетательный клапан, пружины клапана и шаровой клапан), показанные на рис. 3, выражаются моделями механических элементов их соответствующих функций. Подъемы нагнетания и подъема шарового клапана рассчитываются на основе давления на их соответствующих верхней и нижней поверхностях и силы пружины клапана. Эффективная площадь седла клапана, находящаяся под давлением, регулируется точно, чтобы обеспечить точную калибровку характеристик подъема нагнетательного клапана.

Рис. 3 Моделирование нагнетательного клапана

(3) Трубка высокого давления

Длины и диаметры, используемые в модели трубы для топливопровода высокого давления, взяты из конструкторских чертежей.

(4) Форсунка

На рис. 4 представлена ​​модель топливной форсунки. Впрыск топлива регулируется игольчатым клапаном, расположенным перед отверстием форсунки. Работа игольчатого клапана определяется балансом между силой пружины, приложенной к верхней части клапана, и силой, прилагаемой к нижней части клапана из-за давления топлива.При моделировании массы игольчатого клапана, фиксатора и пружины клапана, а также постоянная пружины и заданное усилие определяются на основе расчетных значений, а площадь давления в нижней части игольчатого клапана изменяется таким образом, чтобы соответствовать подъем клапана. Игольчатый клапан разделен на два массовых элемента, и они связаны с механическими элементами, такими как пружина и демпфер, с учетом эффекта жесткости игольчатого клапана. На реальной форсунке небольшое количество топлива просачивается через зазор между игольчатым клапаном и корпусом форсунки.При моделировании элемент утечки вставляется между каналом подачи топлива высокого давления и каналом выпуска топлива, а зазор регулируется таким образом, чтобы соответствовать фактической утечке.

Рис. 4 Моделирование инжектора

2.3. Разработка модели прогнозирования горения

(1) Модель горения (DIPulse)

Рис.5 Схема модели горения

На рис. 5 показана схематическая диаграмма простой модели прогнозирования горения DIPulse. Модель DIPulse предсказывает образование топливно-воздушной смеси на основе распределения характеристик вдоль центральной линии распыления от сопла до конца распылителя, без учета распределения распыления в радиальном направлении для распыляемого топлива, впрыскиваемого в цилиндр.Пространство внутри камеры сгорания разделено на три области (область воздуха, область воздуха и испарившейся топливной смеси и область сгоревшего газа), каждая из которых считается имеющей однородную температуру и химический состав. Во время процесса образования смеси перед воспламенением процесс распыления и испарения рассчитывается на основе скорости распыления топлива, температуры и плотности окружающего воздуха, а унос воздуха рассчитывается на основе теории импульса. Задержка воспламенения получается путем взятия интеграла Ливенгуда-Ву с использованием модели реакции Аррениуса, а скорость горения смеси, которая образуется до воспламенения, получается с использованием модели распространения пламени.Поскольку скорость реакции во время диффузионного горения, которое следует за сжиганием премикса, зависит от процесса распылительного перемешивания, количество реакции определяется с использованием модели турбулентного перемешивания. Уравнения (1) — (4) на рис. 5 используются DIPulse, которые выражают модели образования смеси, воспламенения, горения предварительной смеси и диффузионного горения соответственно. Различные коэффициенты настраиваются таким образом, чтобы профиль тепловыделения или история давления в цилиндре соответствовали экспериментальным результатам, чтобы идентифицировать модель сгорания.

(2) Модель прогнозирования NOx

Количество образовавшихся NOx рассчитывается с использованием расширенного механизма Зельдовича, примененного к температурам сгоревшего газа, полученным с помощью двухзональной модели. Константы скорости реакции (κ) для элементарных реакций (5) — (7) регулируются точно в соответствии с фактическими результатами измерений для идентификации модели.

3. Проверка модели впрыска

На рис. 6 сравниваются измерения давления впрыска и прогнозы модели при различных нагрузках в режиме вспомогательного судового двигателя (режим D2).Результаты показывают, что прогнозы точны с точки зрения как давления впрыска, так и перепада давления, возникающего при открытии игольчатого клапана.

Рис.6 Проверка прогноза давления с использованием модели системы впрыска топлива

4. Исследование влияния свойств топлива

Основное жидкое топливо, используемое для судовых двигателей, — это судовой газойль (MGO), судовой дизельный двигатель (MDO) и промежуточное жидкое топливо (IFO). Однако даже MGO и MDO, которые являются относительно стабильными по качеству, имеют плотность, кинематическую вязкость и характеристики воспламенения с большим разбросом по сравнению с коммерческим дизельным топливом (JIS No.2 дизельное топливо) ⁽²⁾ . Это означает, что топливо, полученное из разных портов, даже если оно соответствует одному стандарту (например, относится к одной и той же классификации топлива ISO8217), все же может отличаться по своим свойствам и вызывать такие проблемы, как более высокие эксплуатационные расходы или ухудшение характеристик выхлопных газов. . Влияние плотности, которая является одним из свойств топлива, на характеристики сгорания исследуется с использованием модели сгорания на примере судового дизельного двигателя, работающего с MDO.

4.1. Влияние плотности топлива на скорость впрыска

На рис. 7 показано сравнение давления впрыска и скорости впрыска при одних и тех же условиях работы насоса, когда плотность топлива варьируется от 800 до 900 кг / м. ³ . Увеличение массового расхода за счет более высокой плотности топлива дает увеличение максимальной скорости впрыска и уменьшение продолжительности впрыска.

Рис.7 Давление впрыска и скорость впрыска для различных плотностей топлива

4.2. Влияние плотности топлива на горение

На рис. 8 показаны результаты оценки процесса сгорания на основе предсказанных скоростей впрыска, описанных выше. Это показывает, что более турбулентное перемешивание происходит с более высокой плотностью топлива и что тепловыделение в основной период сгорания также увеличивается. На рис. 9 показаны максимальное давление в цилиндре (Pmax), концентрация NOx и расход топлива, прогнозируемые при изменении плотности топлива, а также результаты измерений с дизельным топливом JIS № 2 и мазутом A, полученные в результате реальных испытаний двигателя.Из-за различий в различных свойствах не только плотности, но и кинематической вязкости, характеристик дистилляции, более низкой теплотворной способности и цетанового числа дизельного и тяжелого топлива трудно сделать прямой вывод о влиянии плотности на эти результаты. Однако, учитывая, что они демонстрируют примерно одинаковую качественную тенденцию, результаты показывают, что описанная здесь схема может в некоторой степени оценить влияние свойств топлива. В будущем Yanmar намеревается как более детально прояснить влияние свойств топлива на характеристики сгорания, увеличив точность моделей и выполнив анализ вклада каждого индекса свойств топлива, так и расширить область применения модели. к атмосферным условиям, чтобы помочь разработать технологию для обеспечения надежной работы в широком диапазоне различных рабочих сред.

Рис.8 Профили сгорания для различных плотностей топлива. Рис.9 Результаты проверки моделей прогнозирования горения

5. Выводы

Такие факторы, как продолжающаяся тенденция к электрификации в Японии и других странах, более строгие нормы выбросов и колебания цен на нефть, привели к предсказаниям, что двигателю внутреннего сгорания грозит трудное будущее. Однако важно обеспечить оптимальные источники энергии, которые увеличивают ценность жизненного цикла (LCV) для клиентов, а также защищают глобальную окружающую среду.Между тем Yanmar продолжает регулярно работать над развитием технологий, полагая, что общество может извлечь выгоду из использования преимуществ двигателя внутреннего сгорания, которые были созданы с течением времени для достижения более высокого теплового КПД и чистых выбросов в более широком диапазоне рабочих условий. Yanmar надеется обеспечить «устойчивое будущее» за счет множества различных технологических разработок, над которыми он работает, в том числе тех, которые описаны в этой статье.
Наконец, автор хотел бы поблагодарить IDAJ Co. за значительную помощь, оказанную в ходе этого исследования., Ltd. и Сатоми Ихори из Центра исследований и разработок.

-ВАЖНО-

Оригинальный технический отчет написан на японском языке.

Этот документ был переведен отделом управления исследованиями и разработками.

Как работает топливный насос в дизельном двигателе

Топливный насос

— еще одна важная часть системы впрыска топлива в автомобилестроении.

Топливный насос высокого давления используется в индивидуальной насосной системе твердого впрыска.Он состоит из плунжера с приводом от кулачка и толкателя внизу.

Здесь, в этом посте, я хочу поделиться с вами подробной информацией о топливном насосе высокого давления.

Вы также можете посмотреть и подписаться на наш канал YouTube с обучающими видео по инженерным наукам, нажав здесь https://goo.gl/4jeDFu

• Итак, вот детали работы топливного насоса высокого давления

Поршень совершает возвратно-поступательное движение в стволе.Количество плунжеров зависит от количества цилиндров в двигателе.

Плунжер имеет прямоугольную вертикальную канавку, которая проходит сверху до другой спиральной канавки.

Нагнетательный клапан может подниматься со своего гнезда под давлением жидкого топлива. А также против силы пружины. Проход соединен с распылителем топлива.

Когда поршень находится в нижней части своего хода и отверстия для подачи и разлива открыты. Масло из топливоподкачивающего насоса после фильтрации нагнетается в бочку.

Подача и сливное отверстие закрываются на определенном этапе, когда поршень отталкивается. Это делается с помощью кулачкового и толкательного механизма, расположенного внизу.

При дальнейшем движении плунжера топливо над ним сжимается и создается высокое давление.

Он поднимает нагнетательный клапан с седла, и топливо начинает течь через канал к распылителю.

По мере того, как поршень поднимается еще дальше, в определенный момент винтовая канавка соединяет сливное отверстие через прямоугольную вертикальную канавку с топливом в верхней части поршня.

Следовательно, происходит резкое падение давления, из-за которого нагнетательный клапан возвращается на свое место под действием силы пружины.

Это увеличивает объемную пропускную способность системы подачи, что приводит к внезапному падению давления в трубопроводе подачи.

При этом нагнетание из сопла инжектора прекращается внезапно. Таким образом предотвращается попадание топлива в цилиндр даже после прекращения впрыска. Цикл повторяется часто.

Во время каждого хода плунжера ТНВД продолжительность подачи больше или меньше.

Согласно разливу, в верхней части ствола сделан порт для сообщения, раньше или позже, с топливом высокого давления.

Это зависит от положения винтовой канавки, которую можно изменить, вращая плунжер с помощью рейки.

• Позиции при различных условиях нагрузки

Когда двигатель работает с полной нагрузкой, положение винтовой канавки на плунжере сохраняется ниже прохода.

При частичной нагрузке или нормальной подаче плунжер топливного насоса высокого давления поворачивается в положение рядом с проходом, в котором подача осуществляется в течение более короткого периода времени.

Когда двигатель остановлен, плунжер топливного насоса высокого давления поворачивается в положение, в котором винтовая канавка находится напротив канала, а прямоугольная прорезь совпадает с отверстием для разлива.

Нет давления над верхней частью плунжера, нагнетательный клапан вообще не поднимается, и, следовательно, подача топлива в распылитель не происходит.

Насос имеет восемь диаметров от 5 мм до 10 мм, но ход плунжера стандартизирован и составляет 9 мм.

Я надеюсь, что с этими подробностями о топливном насосе высокого давления вы сможете без всяких сомнений открыть и увидеть реальный топливный насос.

Помимо этой информации, вам предлагается прочитать что-нибудь еще ниже Инженерные книги

Чтобы получить более подробную информацию по теме, я также рекомендовал прочитать

Если вам понравился пост, поделитесь им с друзьями, а также в социальных сетях. Нажмите на колокольчик, чтобы подписаться

Системы механического впрыска топлива | Рывочная система впрыска топлива | Распределительная система впрыска топлива | Система Common Rail постоянного давления

В 1927 году компания Bosch представила первую механическую гидравлическую систему впрыска топлива для дизельных двигателей грузовых автомобилей.Это сделало дизельные двигатели привычными для людей. В 1932 году была представлена ​​полная топливная система, состоящая из узла держателя форсунки, форсунки и системы фильтров.

Система впрыска с реверсивным насосом

В системе с реверсивным насосом имеется один насос возвратно-поступательного типа для каждого впрыска топлива. Насос отдельно установлен на блоке двигателя. Насос приводится в действие вспомогательным валом. Плунжер насоса имеет постоянный ход с переменным эффективным ходом. Инжектор подсоединяется к насосу подходящей трубкой.

Форсунка открывается при подъеме игольчатого клапана автоматически под давлением топлива. Когда давление топлива в системе падает ниже определенного значения, подпружиненный игольчатый клапан форсунки прекращает впрыск топлива.

Многоцилиндровый рядный насосный агрегат производится рядом производителей по лицензии немецкой компании ROBERT BOSCH. Он отличается наличием одного насоса с нагнетательным клапаном и инжектором для каждого цилиндра двигателя.

Распределитель системы впрыска топлива

Существует несколько типов распределителей системы впрыска топлива.Один тип предусматривает дозирующий насос высокого давления с распределителем, который подает топливо в различные цилиндры. Другая конструкция предусматривает дозатор и распределитель низкого давления. Высокое давление, необходимое для впрыска, обеспечивается за счет кулачковых форсунок.

В этих системах дозируемое топливо направляется в соответствующий цилиндр вращающимся распределителем с просверленными проходами. Распределитель приводится в движение распредвалом двигателя.

Насосная система распределителя используется General Motors, Volkswagen, Cummins и другими.Он отличается наличием одного насоса для подачи топлива к выпускным отверстиям, ведущим к каждому цилиндру двигателя.

Система Common Rail постоянного давления

Система Common Rail постоянного давления была разработана компанией M / s.Vickers. Эта система состоит из насоса высокого давления, который подает топливо в общую топливную рампу или коллектор, к которому подключена каждая форсунка. Подпружиненный перепускной клапан на коллекторе поддерживает постоянное давление в системе от 330 до 530 тыс. Куб. М и возвращает все излишки топлива в расходный бак.

Топливные форсунки работают механически. Дозирование и синхронизация впрыска топлива осуществляются распылительным клапаном. Количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры, регулируется подъемом игольчатого клапана в форсунке. Продолжительность впрыска зависит от времени, в течение которого клапан не находится в седле.

Количество впрыскиваемого топлива зависит от продолжительности, размера и количества отверстий в наконечнике форсунки, а также от давления топлива и давления воздуха в цилиндре.

Следовательно, форсунки должны быть точно подогнаны друг к другу для обеспечения равномерного распределения по цилиндрам.Система Common Rail имеет тенденцию к самоуправлению. То есть при падении скорости впрыскивается повышенное количество топлива. Помните, что давление питания не зависит от оборотов двигателя.

Diesel Technology, 8-е издание стр. 81

Глава 4 Принципы работы двигателя 81 Copyright Goodheart-Willcox Co., Inc. Типы систем впрыска топлива Дизельные двигатели оснащены одним из семи различных типов систем впрыска топлива: ❑ Индивидуальные насосные системы.❑ Многоплунжерные, линейные насосные системы. ❑ Распределительные насосные системы. ❑ Системы впрыска давления-времени. ❑ Системы насос-форсунок. ❑ Гидравлические системы инжектора электронного блока. ❑ Системы впрыска Common Rail. Индивидуальные насосные системы В индивидуальной насосной системе небольшой насос, который находится в собственном корпусе, подает топливо в один цилиндр, рис. 4-40. Следовательно, на каждый цилиндр приходится по насосу. Этот тип системы используется в крупнокалиберных, тихоходных, промышленных или судовых дизельных двигателях, а также в небольших дизелях с воздушным охлаждением.В настоящее время индивидуальные насосные системы не используются в высокоскоростных дизельных двигателях, однако некоторое время некоторые производители двигателей для тяжелых грузовиков использовали отдельные насосы со встроенным электронным управлением. Они назывались электронными блочными насосами (EUP). Многоплунжерные, линейные насосные системы Многоплунжерная, линейная насосная система использует отдельные насосы, которые находятся в одном корпусе впрыскивающего насоса. См. Рисунок 4-41. Количество плунжеров насоса в корпусе равно количеству цилиндров двигателя.Плунжеры в насосах для впрыска с рядным насосом приводятся в действие от распределительного вала насоса. В многоплунжерной системе с линейным насосом топливо всасывается из топливного бака подающим или перекачивающим насосом, проходит через первичный и вторичный фильтры и подается в корпус топливного насоса под давлением от 10 до 35 фунтов на квадратный дюйм. . Все отдельные насосы в корпусе работают с этим топливом. Топливо в каждом насосе рассчитывается по времени, дозируется, нагнетается под давлением, а затем подается по топливопроводу высокого давления к каждой форсунке форсунки в последовательности включения.Чтобы соответствовать более строгим стандартам выбросов и требованиям к производительности, многоплунжерные, линейные насосные системы были адаптированы для использования с различными уровнями электронного управления. Системы распределительных насосов Системы распределительных насосов, рис. 4-42, используются на малых и средних дизельных двигателях. Эти системы не способны обеспечить достаточный объем топлива или давление топлива для тяжелых, больших, высокоскоростных дизельных двигателей, таких как те, которые используются в грузовых автомобилях.Системы впрыска топлива с распределительным насосом иногда называют системами с роторными насосами. Нагнетательный насос Рисунок 4-41. Многоплунжерный, рядный топливный насос высокого давления. Этот насос используется во многих мобильных приложениях и очень популярен у многих производителей двигателей. Держатель нагнетательного клапана Нагнетательный клапан Цилиндр насоса Плунжер насоса Управляющая рейка Управляющая втулка Возвратная пружина плунжера Роликовый толкатель Рисунок 4-40. Отдельный плунжерный и цилиндрический насос, приводимый в действие распредвалом двигателя.Они есть только на нескольких маленьких и очень больших дизельных двигателях. Гидравлическая головка Рисунок 4-42. В распределительном топливном насосе (показан разрез) один насосный элемент подает топливо ко всем форсункам. (AMBAC International)

Форсунки Вентури — Mazzei

Форсунки Вентури Mazzei® — это форсунки дифференциального давления с внутренними смесительными лопастями. Уникальная запатентованная конструкция и прецизионная конструкция форсунок Mazzei максимизируют эффективность форсунок, всасывающую способность и возможности смешивания.Наши форсунки также не имеют движущихся частей, что упрощает обслуживание, и их эксплуатационные расходы намного ниже, чем у менее эффективных систем.

Как работает инжектор Mazzei Venturi

Когда вода под давлением поступает на вход инжектора, она сужается в направлении камеры впрыска и превращается в высокоскоростную струйную струю. Увеличение скорости в камере впрыска приводит к снижению абсолютного давления, создавая вакуум, который втягивает жидкость или газовую добавку через отверстие всасывания и тщательно смешивает ее с потоком воды.По мере того как струйный поток рассеивается к выпускному отверстию инжектора, его скорость уменьшается и возобновляется поток в полностью перемешанном состоянии с немного меньшей энергией, чем когда он входил в инжектор.

Производительность

Форсунки

Mazzei Вентури работают в широком диапазоне давлений и требуют лишь минимального перепада давления между впускной и выпускной сторонами для создания вакуума на всасывающем отверстии. Внутренние смесительные лопатки форсунок создают тысячи микропузырьков, что значительно увеличивает площадь поверхности газа (воздуха, кислорода, озона и т. Д.).) в контакте с жидкостью. Несколько микропузырьков имеют большую площадь поверхности, чем один большой пузырь того же объема. Большая площадь поверхности способствует большей растворимости.

Используйте ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ ИНЖЕКТОРА , чтобы определить, какой инжектор
подойдет для вашего применения при впрыске жидкой добавки в поток воды.

Нажмите, чтобы увидеть РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЧЕРТЕЖИ ИНЖЕКТОРА (на английском языке)

Нажмите, чтобы увидеть РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЧЕРТЕЖИ ИНЖЕКТОРА (испанский)

---

ИНОГДА ИЗОБРАЖЕНИЕ СТОИТ ТЫСЯЧ СЛОВ… Чтобы лучше понять, КАК РАБОТАЕТ ИНЖЕКТОР MAZZEI, ПОСМОТРЕТЬ НАШУ АНИМАЦИЮ НИЖЕ.

---

Почему выбирают форсунки Mazzei?

• Обеспечивает подтвержденную производительность с ожидаемым сроком службы
• Не требует электрических подключений
• Работает всухую без проблем
• Обеспечивает значительную экономию по сравнению с другими методами впрыска
• Безопасен в использовании, поскольку химикаты вводятся под вакуумом, а не под давлением
• Имитация работает хуже, чем Mazzei
• Доступен из нержавеющей стали, полипропилена (PP), поливинилиденфторида (PVDF) или натурального PVDF

ДОСТУПНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИНЖЕКТОРОВ MAZZEI VENTURI:

---

Нержавеющая сталь:

Питьевая вода, пищевая промышленность и производство напитков используют форсунки из нержавеющей стали.

Нержавеющая сталь обеспечивает:

• Абсолютная производительность
• Более длительный срок службы
• Соответствие FDA и международным стандартам пищевой промышленности.

Полипропилен (PP):

• Высокая устойчивость к большинству кислот и щелочей
• Универсальный и экономичный
• Высокая прочность на разрыв
• Легкий и жесткий

поливинилиденфторид (ПВДФ):

• Усовершенствованный термопласт, превосходящий ПВХ, ПП, полиэтилен и другие пластмассы
• Возможность работы с более высоким давлением и температурой
• Озоностойкость
• Устойчив к серной и азотной кислотам и хлору
• Лучшая стойкость к истиранию и износу
• Устойчивость к солнечному свету (УФ)
• Доступен окрашенный ПВДФ или натуральный ПВДФ
• Класс NSF 61 и одобрен FDA (при необходимости используйте натуральный ПВДФ, поскольку используемые красители могут быть не одобрены)

Поливинилхлорид (ПВХ):

Некоторые форсунки Mazzei изготовлены из ПВХ.Свяжитесь с Mazzei, чтобы узнать о наличии.

Что нужно знать о механическом впрыске топлива

Механический впрыск топлива (MFI) был разработан на заре автомобильных гонок и используется до сих пор. MFI имеет долгую историю с множеством различных форматов гонок: дрэг-рейсинг, кольцевые гонки, гонки на лодках и соревнования на максимальную скорость, подобные тем, что проводились на Bonneville Speed ​​Week. Фактически, пионер MFI Стюарт Хилборн из Hilborn Fuel Injection стал первым водителем, который когда-либо превысил отметку 150 миль в час на El Mirage Dry Lake в апреле 1948 года, используя самодельный механический топливный инжектор с постоянным расходом.

Простая регулировка холостого хода на гоночной крышке с механическим впрыском топлива Enderle.

Механический впрыск топлива хорошо подходит для двигателей без наддува или двигателей с принудительным впрыском и работает с большинством любых видов топлива — газом, смесями этанола, метанолом и даже смесями нитро. Установки могут варьироваться от простых систем с одним соплом стоимостью несколько сотен долларов до систем стоимостью в десятки тысяч долларов.

Как это работает?

После заливки системы топливо подается непосредственно в двигатель для быстрого запуска.Настроить его просто: нужно сделать всего одну или две регулировки в байпасном контуре для настройки хорошо развитой системы, при этом соотношение воздух-топливо является мощным параметром для точной настройки. Наконец, он прост в настройке — не что иное, как управляемый водителем воздушный клапан для дросселирования с простой гидравлической системой для подачи топлива.

Гоночный механический впрыск топлива на возмутительном, ностальгическом гоночном седане Ford с наддувом

Механический впрыск топлива работает с простым воздушным клапаном с дроссельной заслонкой и топливным насосом, обычно работающим на половинной скорости двигателя.После откачки топлива из вентилируемого топливного бака топливо подается через ствольный клапан, который регулирует количество топлива с помощью положения воздушного клапана. Топливо проходит через клапан ствола, а затем по топливопроводам прямо во впускную систему, питающую каждый цилиндр. Для настройки простые изменения впрыска контролируют количество топлива, поступающего в каждый цилиндр. На безнаддувных двигателях правильно настроенная механическая система впрыска топлива обеспечивает мгновенный отклик дроссельной заслонки, что делает систему идеальной для гоночных применений.

Воздух контролируется с помощью бабочек в крышке или коллекторе для впрыска топлива. Обычно к дроссельной заслонке, управляемой водителем, подключается механический трос с тягой, и бабочки регулируются с помощью упора дроссельной заслонки на холостом ходу. Механическая связь соединяет бабочки с клапаном ствола. Когда бабочки открываются, обеспечивая двигатель большим количеством воздуха, клапан ствола открывается, обеспечивая двигатель большим количеством топлива.

Эта базовая система показана на следующем рисунке.

Простая система впрыска топлива начинается с этих основных компонентов.Добавлены дополнительные компоненты для управления воздухом и дроссельной заслонкой для модуляции мощности. Дополнительные форсунки добавляются для подачи топлива в каждый цилиндр многоцилиндрового двигателя с любым количеством цилиндров, независимо от того, является ли это двухтактным, четырехтактным или роторным двигателем.

Для сравнения, электронный впрыск топлива (EFI) работает с аналогичным воздушным клапаном, хотя он может управляться дроссельной заслонкой или управляться электрически. Электрический топливный насос подает топливо с постоянным давлением топлива.Электронное управление регулирует рабочий цикл электронного впрыска топлива в зависимости от положения дроссельной заслонки и других факторов. Хотя EFI имеет гораздо больше управляемых функций, в то же время стоимость и понимание технологии настройки намного выше.

Использование различных видов топлива

Системы

MFI со спиртом или нитро-топливом в сочетании с принудительной индукцией могут обеспечивать чрезвычайно высокие уровни мощности. Винтовые двигатели PSI объемом 500 кубических дюймов V8, работающие на метаноле, сообщают об уровне мощности более 4000 лошадиных сил, а метанол имеет другие преимущества.

«По нашему опыту, характеристики алкоголя меняются примерно вдвое меньше, чем бензина, при типичных изменениях условий воздуха», — говорит Майк Чиландо, владелец Alkydigger.

Дон Джексон из компании Don Jackson Engineering, бывший главный специалист по дрэг-рейсингу, главный специалист по топливной бригаде, производитель двигателей и нынешний гонщик из Бонневилля, сообщает о мощности, превышающей 10 000 лошадиных сил, от нитрометановых двигателей с наддувом и MFI. Эти уровни мощности были измерены специальным бортовым динамометром Дона, установленным на машинах NHRA Конни Калитты.

Хотя метанол и нитрометан являются обычными видами топлива, другие виды топлива, такие как этанол или гоночный газ, также могут использоваться для механического впрыска топлива.

Иллюстрация механического впрыска топлива расширена за счет добавления цепи управления холостым ходом, клапана цилиндра и нескольких форсунок, питающих узел шляпки дроссельной заслонки. Они используются для регулирования подачи воздуха в двигатель, что является обычным явлением в гонках по всему миру.

Компоненты системы механического впрыска топлива

Впрыск топлива с постоянным потоком управляется воздухом от двигателя одним или несколькими из следующих параметров:

• Воздухозаборник
• Рамные трубы, часто настраиваемой длины и настроенного объема
• Пленум
• Коллектор поршневой
• Корпус дроссельной заслонки или шляпа, чтобы задросселировать воздух.

Подача топлива в двигатель я прокрутил следующим образом:

• Топливный бак для хранения топлива
• Вентиляционное отверстие топливного бака позволяет воздуху попадать в топливный бак
• Шланги или трубки для подачи топлива от одного компонента к другому
• Механический топливный насос, рассчитанный на тип топлива, уровень мощности и диапазон оборотов двигателя
• Шланги форсунок, распределительный блок и линии форсунок для питания форсунок
• Форсунки для впрыска топлива в воздушный поток, идущий в двигатель.

Компоненты топливной системы

Понимая базовую компоновку топливной системы, дополнительные компоненты делают механическую систему впрыска топлива полезной.

• Клапан ствола или дозирующий клапан регулирует соответствующее количество топлива для запуска, частичного открытия дроссельной заслонки, движения и остановки. Клапан ствола также используется для дросселирования топлива при частично дроссельной заслонке. Большинство ствольных клапанов имеют очень простой золотник или дозирующий цилиндр внутри клапана для управления потоком топлива.Связь добавлена ​​для управления золотником клапана ствола или дозирующим устройством от воздушного клапана. Это соединение между золотником и воздушным клапаном обычно включает регулируемую стяжную муфту.
• Для управления пуском и холостым ходом в системе обычно предусмотрен контур холостого хода. В автомобилях Sprint он используется в качестве вторичного байпаса при повышенном давлении для увеличения выброса топлива в качестве ускорительного насоса вне поворотов.

Клапан ствола на этом двигателе с продувкой на спиртовой основе показан с дополнительными путями подачи топлива для различных функций настройки дрэг-рейсинга: запуск, прогорание, постановка, запуск и высыхание на высокой скорости.

В этой системе объем воздуха на холостом ходу устанавливается с помощью дроссельной заслонки. Давление пружины в регулирующем клапане холостого хода устанавливает объем топлива, как показано.

В некоторых установках используются два набора насадок. Один набор предназначен для корпуса дроссельной заслонки или крышки (если таковая имеется), а другой набор — для портов коллектора. Второй набор предназначен для управления распределением топлива от цилиндра к цилиндру. Все форсунки двигателя составляют жиклер топливной системы. Любые байпасные форсунки (включая главный байпас, высокоскоростной байпас, устройство защиты насоса или другие) отводят излишки топлива от этих форсунок двигателя для поддержания надлежащего соотношения воздух-топливо.

Большинство систем впрыска топлива имеют главный байпасный контур. В целях настройки это контур возврата топлива, обычно с ограничителем жиклера. В этих установках топливный насос увеличенного размера подает больше топлива, чем требуется двигателю. Дополнительное топливо возвращается в систему подачи топлива через этот главный байпасный контур. Жиклер ограничивает поток и контролирует количество топлива, подаваемого в двигатель. Изменение размера главного байпасного жиклера — это один из способов настройки механической установки впрыска топлива, так как больший жиклер наклоняет двигатель, а меньший жиклер обогащает двигатель.Поддержание соотношения воздух / топливо за счет изменения главного байпаса — простой метод, при котором остальные форсунки двигателя остаются нетронутыми.

Для повышения уровня регулировки соотношения воздух / топливо на более высоких оборотах двигателя добавленный высокоскоростной перепускной жиклер обеспечивает больший контроль.

Простой высокоскоростной байпасный контур, используемый для корректировки кривой подачи топлива при механическом впрыске топлива.

Другие компоненты, которые являются общими для установки с механическим впрыском топлива, включают:

• Клапан отсечки топлива
• Фильтр топливный рядный
• Манометры или преобразователи для регистрации данных
• Воздушный фильтр на некоторых установках, например, на тех, которые используются в гонках по бездорожью или на уличных транспортных средствах.

Если вы хотите узнать больше о настройке вашей системы, ознакомьтесь с нашей предыдущей статьей о влиянии погоды на механический впрыск топлива.

Дополнительные форсунки

После того, как базовая настройка установлена, можно добавить дополнительные форсунки для дальнейшего повышения производительности вашего двигателя. В некоторых установках MFI добавляются капельницы холостого хода для лучшего контроля количества топлива на холостом ходу, подаваемого в каждый цилиндр. Это особенно характерно для гонщиков с наклоненными двигателями, таких как драгстеры и забавные автомобили с двигателями, часто наклоненными вниз.Некоторые лодочные двигатели наклонены вниз или вверх, чтобы совместиться с гребными винтами, которым нужны дополнительные форсунки в портах для управления распределением топлива.

Дополнительные форсунки могут быть добавлены для большего количества топлива в верхнем конце для эффектов набегающего воздуха. Например, в гонках Top Fuel обычно используется несколько дополнительных комплектов форсунок в установке. Типичная установка будет включать:

• Шляпная насадка — один комплект
• Смазочные материалы нагнетателя — частичный набор, обычно в задней части нагнетателя
• Форсунка коллектора — два комплекта
• Сопло порта головки цилиндров — два комплекта

Перепускные форсунки MFI регулируют подачу топливной смеси в двигатель.Эти форсунки отводят определенное количество топлива от двигателя и обратно в топливный бак, что полезно для управления общим потоком топлива в двигатель. Кроме того, при достижении двигателем определенной частоты вращения включаются высокоскоростные байпасные форсунки. Это уменьшает количество топлива, подаваемого в двигатель на более высоких уровнях оборотов двигателя, когда объемный КПД может упасть, уменьшая потребность в воздухе на один оборот.

Нитродрагстерский двигатель Nostalgia показан с распределительными блоками и линиями головного и левого сопла.Поршневые форсунки часто устанавливаются на нажимную тарелку (латунная тарелка внизу справа на центральной фотографии), которая удерживает их закрытыми до тех пор, пока частота вращения двигателя не возрастет. Это обеспечивает более высокое давление топлива при низких оборотах двигателя для хорошей реакции.

Хотя большинство гонщиков настраивают впрыск топливной системы методом проб и ошибок, числовое управление настройкой может обеспечить согласованность и максимальную мощность. Поиск и поддержание оптимального соотношения воздух / топливо для вашей установки — это самый простой способ определить значения перепускания в байпасе для оптимальной настройки.

Внешние системы поддержки

Понимание впрыска топлива не будет полным без понимания того, как другие части установки работают с впрыском топлива.

Сильным преимуществом MFI является его адаптируемость к различным конфигурациям цилиндров. Для большинства конфигураций, таких как рядные, V-образные, оппозитные или роторные двигатели, механический впрыск топлива можно легко адаптировать к различным положениям цилиндров. Следует учитывать низкую стоимость производства и простоту последующего обслуживания.

Механический впрыск топлива со штабелями на тяговом двигателе V8. Открытые расширяющиеся воздухозаборники сглаживают всасываемый воздушный поток для большей мощности.

Размер топливного насоса важен. В обычных установках используется топливный насос, который на 25-50 процентов больше, чем требуется двигателю. Настройка проста, контролируя количество избыточного топлива, перепускаемого обратно в подачу топлива. Кроме того, топливный насос должен иметь соответствующую линию подачи, чтобы избежать кавитации на входе.

Некоторые гоночные классы, такие как дрэг-рейсинг Nostalgia Top Fuel, ограничивают размер топливного насоса.Чтобы соответствовать требованиям класса, гонщики используют топливные насосы увеличенного размера с ограничениями по впуску. Это дает дополнительное топливо для большей мощности при более низких оборотах двигателя и открывает новую эру тюнинговых уловок. Например, в дрэг-рейсинге Nostalgia A-Fuel правила класса в США указывают топливный насос со скоростью примерно 12 галлонов в минуту. Последний трюк — использовать топливный насос большего размера, который будет пропускать примерно 15 галлонов в минуту без какого-либо ограничителя. Впускной ограничитель ограничивает производительность топливного насоса до значения 12 галлонов в минуту. Поскольку этот рейтинг сделан при определенном давлении топлива и скорости топливного насоса, значение 12 галлонов в минуту поддерживается при более низких скоростях насоса.Для нитрогонок это обеспечивает дополнительную мощность на низких оборотах двигателя за счет всего кислорода в нитротопливной смеси.

При выборе трубопровода, по которому топливо проходит между топливным насосом и двигателем, избегайте угловых фитингов или других крутых поворотов. Они вызывают проблемы с потоком, что, в свою очередь, снижает стабильность и мощность, когда двигатель находится под нагрузкой. Вместо этого следует использовать концы шлангов с трубчатыми изгибами, чтобы избежать проблем с потоком.

Самый быстрый в мире дверной молоток с наддувом — Кэмп энд Джона Стэнли «Папина Кэдди» — оснащен механической системой впрыска топлива от Rage Fuel Systems.

Заключение

Механический впрыск топлива легко конфигурируется от небольших настроек до очень больших выходных мощностей. Небольшие 4-цилиндровые двигатели мощностью 100 лошадиных сил легко использовать в гонках на сверхмалых автомобилях. На другом конце спектра MFI является основным продуктом огромных двигателей мощностью более 10 000 лошадиных сил в приложениях NHRA Top Fuel и Funny Car.

Гонщики с небольшим знанием MFI регулярно превышают расширенные целевые показатели. Механический впрыск топлива — это недорогая и мощная топливная система, которая выигрывает!

.