ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92
[email protected]

Насос форсунок: на какой системе выгоднее содержать авто?

Содержание

на какой системе выгоднее содержать авто?

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

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

Плюсы и минусы форсунок Common Rail

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

Достоинства Common Rail:

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

— производит малое количество выбросов;

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

Недостатки:

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

— дороговизна обслуживания и замены системы;

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

Плюсы и минусы двигателя с насос-форсунками

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

— устанавливается отдельно на каждый цилиндр;

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

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

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

Но система имеет и явные недостатки:

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

— высокие требования к качеству солярки;

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

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

Устройство и принцип действия системы с насос форсунками

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

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

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

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

Местонахождение:

Насос-форсунки расположены непосредственно в головке блока.

Крепление:

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

Устройство насос-форсунки

Привод

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

Требования к процессам смесеобразования и сгорания

Обязательным условием эффективного сгорания является хорошее смесеобразование. Для этого топливо должно подаваться в цилиндр в нужном количестве, в нужный момент и под высоким давлением. Уже при незначительных отклонениях от требуемых параметров распыления топлива отмечается увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, повышение шумности процесса сгорания и увеличение расхода топлива.

Важным моментом для процесса сгорания в дизельном двигателе является малая величина задержки самовоспламенения. Задержка самовоспламенения представляет собой промежуток времени между началом впрыска топлива и началом повышения давления в камере сгорания. Если в этот временной промежуток подается большое количество
топлива, то это ведет к резкому повышению давления в камере сгорания и, тем самым, к увеличению уровня шума процесса сгорания.

Предварительный впрыск

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

Вследствие этого достигается снижение шумности процесса сгорания и уменьшение эмиссии окислов азота.

Основной впрыск

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

Конец впрыска топлива

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

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

Заполнение камеры высокого давления

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

Процесс впрыска


Начало предварительного впрыска

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

Начало предварительного впрыска
Демпфирование хода иглы распылителя

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

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

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

Процесс впрыска


Конец предварительного впрыска

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

Процесс впрыска


Начало основного впрыска

Вскоре после запирания иглы распылителя давление в камере высокого давления опять поднимается. Электромагнитный клапан закрыт, и поршень насос-форсунки движется вниз. Когда давление достигает примерно 300 бар, оно становится больше, чем давление
пружины распылителя.

Игла распылителя снова поднимается, и в камеру сгорания впрыскивается основная порция топлива.
Давление при этом поднимается до 2050 бар, поскольку в камере высокого давления сжимается больше топлива, чем может его выйти
через распылитель. При достижении двигателем максимальной мощности, а также при наибольшем крутящем моменте и одновременно
самым большом количестве впрыскиваемого топлива давление максимально.

Процесс впрыска


Конец основного впрыска

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

Схема топливного контура

Топливо засасывается механическим топливным насосом через фильтр из топливного бака и подается по питающей магистрали в головке блока к насос-форсункам.

Избыточное топливо подается обратно в топливный бак через сливную магистраль в головке блока, датчик температуры топлива и охладитель топлива.

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

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

Изучаем вместе, как работают насос-форсунки

С развитием и распространением дизельных двигателей, к ним начали выдвигать все большие и большие требования, выражающиеся в увеличении удельной мощности мотора, увеличении давления впрыска и улучшении процесса смесеобразования. Немаловажным фактором также являются компактные размеры самого устройства и соблюдение экологических норм. Все это, вместе с бурным развитием электроники, поспособствовало созданию индивидуальных насос-форсунок и отдельных насосных секций для каждого цилиндра дизельного двигателя, оборудованного электронным блоком, который и управляет его работой.

1. Как работает насос-форсунка?

Система впрыска топлива, снабженная насос-форсунками, устанавливается на дизельных двигателях внутреннего сгорания и была разработана еще в конце 30-х годов ХХ века. Впервые такую систему применили на морских, железнодорожных и грузовых дизельных моторах, характеризующихся сравнительно низкой скоростью. Главной особенностью таких силовых агрегатов является наличие отдельного впрыскивающего топливного насоса, использующегося для каждого цилиндра мотора и обладающего очень короткими напорными линиями к форсунке. В движение такие насосы приводятся механическим путем, при помощи толкателя и буферов.

В корпусе насос-форсунки объединены насос высокого давления, сама форсунка, дозирующий клапанный узел и силовой привод, благодаря которым данный элемент имеет преимущества в сокращении продолжительности движения топливной жидкости, находящейся под высоким давлением, а также в увеличении гидравлической эффективности и уменьшении своей массы.

Представители последнего поколения насос-форсунок обладают большим рабочим давлением впрыска (до 2500 бар) и способны мгновенно реагировать на команды управляющего блока, в задачу которого входит сбор и анализ текущей информации, поступающей от внешних датчиков. Именно эти данные определяют требуемые количественные и временные характеристики впрыска топлива, что дает возможность получения оптимальных значений мощности при заданном режиме работы, существенно экономит топливную жидкость, обеспечивает минимальные выбросы в атмосферу и способствует снижению уровня шумности от работающего силового агрегата. Кроме того, насос-форсунка достаточно компактна, за счет чего в головке двигателя образуется дополнительное свободное пространство, использующееся для установки других деталей двигателя.

Конструкция насос-форсунки позволяет обеспечить эффективное образование топливно-воздушной смеси, для чего в процессе впрыска предусмотрены фазы предварительного, основного и дополнительного впрыска топлива. Предварительный впрыск помогает достичь плавности сгорания смеси в ходе основного впрыска, обеспечивающего качественное смесеобразование при разных рабочих режимах мотора, а дополнительный служит для очистки сажевого фильтра от накопленных отложений сажи (процесс регенерации).

Процесс работы насос-форсунки проходит следующим образом:

1) Кулачок распредвала посредством коромысла перемещает плунжер вниз, и топливо начинает перетекать по каналам форсунки. В момент закрытия клапана топливо как бы отсекается, и его давление начинает возрастать, а при достижении показателя в 13 мПа игла распылителя преодолевает усилие пружины, вследствие чего происходит предварительный впрыск топлива.

2) Как только клапан открывается, предварительный впрыск прекращается, а топливо переходит в питающую магистраль, и его давление снижается. В зависимости от рабочих режимов силового агрегата, может производиться один или два предварительных впрыска.

3) При продолжении движения плунжера вниз происходит основной впрыск. Клапан опять закрывается, и давление топлива снова возрастает. Достигнув значения в 30 мПа, игла распылителя преодолевает силу давления топлива, и усилие пружины поднимается вверх, вызывая основной впрыск. Чем выше будет давление, тем большее количество топлива сожмется, а значит, в итоге получится больший впрыск в камеру сгорания. Наибольшее количество топлива (что способствует максимальной мощности двигателя) впрыскивается при давлении в 220 мПа. Завершение этапа основного впрыска происходит с открытием клапана, причем давление топлива падает, а игла распылителя закрывается.

4) Дополнительный впрыск топлива происходит при дальнейшем движении плунжера вниз, а принцип действия устройства на этом этапе аналогичен основному впрыску и обычно производится в два захода.

2. Типичные неисправности насос-форсунок, их диагностика и устранение

Автовладельцам, на автомобилях которых установлена описанная система впрыска топлива, наверняка не раз приходилось иметь дело с проблемами, относящимися к следующим группам: проблемы с запуском мотора или полный рабочий отказ агрегата, перерасход топливной жидкости, нестабильная работа мотора, повышенный уровень «дымности» выхлопных газов и потеря мощности. Все эти признаки указывают на нарушения работы в EUI или EUP-секциях – наиболее распространенных видах насос-форсунок в странах Европы и СНГ (в том числе и Украины).

Среди причин нарушения точной работы указанных элементов можно выделить несколько наиболее частых, а чтобы лучше понять их, надо сказать, что составляющие элементы механической части управления насос-форсункой – это отдельные «родственники» деталей газораспределительного механизма, который функционирует в головке блока двигателя внутреннего сгорания. Разница только в природе рабочего тела, в роли которого, в данном случае, выступает не воздушная смесь, а дизельное топливо, находящееся под высоким давлением и обладающее определенными физическими свойствами.

К наиболее типичным неисправностям электронной насос-форсунки относят неисправности клапанного узла (встречаются примерно в 63% случаев), проблемы в работе распылителя (примерно 30% случаев), поломки электромагнитной части (5%) и выход из строя плунжера, пружины или корпуса (2%).

Другими словами, наиболее частой причиной неисправности насос-форсунок есть разрушение клапанного механизма и его механические повреждения. Этой причине следует уделять особое внимание, так как клапан при закрытии отсекает топливо, то есть на седло клапана и отсекающую кромку тарелки клапана создается достаточно большая нагрузка. Однако, надо сказать, что указанный механизм отличается достаточно высоким уровнем надежности, конечно, при условии применения качественного топлива. Точность изготовления элементов описанного механизма может достигать 0,25 мкм, с зазорами прецизионных узлов в 1,5-2 мкм, а чтобы лучше представить себе данную величину, достаточно отметить, что толщина волоса человека составляет около 50 мкм.

На следующем месте по частоте выхода из строя находится распылитель, нарушения в работе которого сказываются на «дымности» двигателя, существенном увеличении расхода топлива и общем ухудшении экологических показателей. Зачастую, проблемы с распылителем не влияют на мощностные характеристики силового агрегата, а замена этой составляющей не составит особой сложности.

Далее, в списке характерных причин поломки насос-форсунок находятся неполадки в электромагнитной части управления работой механизма. Поломка данного узла вызывает неточности в работе насос-форсунки на определенном рабочем режиме мотора, вплоть до полного прекращения его деятельности. Правда, благодаря надежности деталей этой части и при соблюдении водителем требований производителя относительно применяемого топлива, поломки такого рода встречаются достаточно редко.

На последнем месте по частоте проявления находятся неполадки в работе плунжера, связанные с механическими разрушениями, а также разрушение пружины и корпуса детали. В принципе, ничего сложного в восстановлении работоспособности форсунки нет, ведь так же, как и капитальный ремонт силового агрегата, капремонт указанной детали основывается на восстановлении рабочих поверхностей всех трущихся элементов и уплотняющих фасок, но вот только допуски и посадки всех деталей насос-форсунок измеряются в микронах.

Все виды ремонтных работ принято начинать с диагностики ремонтируемого устройства, и насос-форсунка в этом вопросе не исключение. После ее демонтажа проводится соответствующее тестирование детали на специальном стенде. Для осуществления процесса, на форсунку устанавливают новый распылитель, а затем стенд «гоняет» ее на разных рабочих режимах силового агрегата: на холостом ходу, номинальном режиме (условное передвижение транспортного средства с крейсерской скоростью) и при разгоне.

Если установка нового распылителя будет способствовать «недоливу» положенной порции топлива (до 10%), значит, клапан и плунжерная пара пока находятся в нормальном состоянии, и можно будет обойтись лишь заменой распылителя, что позволит автомобилю спокойно ездить еще 100 000 километров. Более 10% «недолива» свидетельствуют о критическом износе клапана, а при самом худшем варианте развития событий неисправной может оказаться еще и плунжерная пара (когда клапан не держит те самые 1500 кг/кв.см, в результате чего цилиндр недополучает топливо). В таком случае, избежать капитального ремонта форсунки уже не получится.

Восстановление работоспособности пары трения клапан-втулка выполняется следующим путем. Втулку расшлифовывают до следующего ремонтного размера (принятые стандарты подразумевают увеличение диаметра на 50 мкм, чего более чем достаточно для удаления всей выработки). Сам клапан покрывают хромом, после чего его шлифуют до нужного размера. Вместе с ним шлифовке поддаются и поверхности втулки и клапана. Аналогичным образом восстанавливается и плунжер, но только он покрывается не хромом, а нитратом титана, путем вакуумного напыления. Нитрат титана обладает вдвое меньшим коэффициентом трения по стали, нежели сама сталь и вдвое большей микротвердостью поверхности. Таким же составом покрывается и клапан.

3. Преимущества и недостатки насос-форсунок

Среди преимуществ использования насос-форсунок выделяют следующие:

1) Данные элементы позволяют впрыскивать топливо под давлением больше 2000 бар, благодаря чему распыление топливной жидкости выполняется более эффективно, а значит, и сгорает полнее. Поэтому моторы с установленными на них насос-форсунками отличаются высокими мощностными характеристиками и экономичностью.

2) Кроме того, учитывая, что давление в системе с насос-форсункой и давление впрыска регулируется при помощи кулачкового механизма распредвала, энергия привода должна применяться только по отношению к области впрыска. Такие системы являются более отказоустойчивыми, нежели их аналоги без насоса и без рампы, поэтому появление проблем в работе насос-форсунок совсем не означает остановку двигателя.

3) Наличие высокого давления гарантирует более тонкое распыление топливной жидкости, а небольшие капли означают меньший объем по отношению к площади поверхности, что само по себе может вызвать появление меньшего количества сажи.

4) Дизельный мотор, обустроенный насос-форсунками, обеспечивает наиболее «горизонтальную» полку крутящего момента.

5) Помимо этого, моторы с такой системой впрыска работают значительно тише аналогичных устройств с механическими форсунками и гораздо компактнее их.

Однако, в описанной системе есть и свои минусы. Основной из них – это необходимость использования качественного топлива, так как любые примеси в виде воды, грязи или использование суррогатного топлива для нее губительны. Вторым серьезным недостатком является высокая стоимость самой насос-форсунки, а ремонт данного узла практически невозможен в «домашних условиях», из-за чего автовладельцам приходится сразу покупать новые детали.

Также стоит учитывать тот факт, что кулачковая зависимость чаще всего вызывает впрыск лишь тогда, когда кулачок задействует насос, а значит, диапазон возможных моментов впрыска обусловлен определенным диапазоном вокруг ВМТ (верхней мертвой точки), что не может обеспечить плавность хода. Поскольку момент и количество впрыска не могут постепенно меняться, то такой процесс является ограниченным. Более того, для соблюдения стандартов EURO 4, температуру выхлопных газов также не получится быстро изменить.

Если резко выполнить восстановление давления в системе впрыска с насос-форсункой, то необходимая при этом движущая энергия будет применяться только лишь в области впрыска. Соответственно, высокие динамические нагрузки, возникающие в результате роста давления, требуют определенного размера распредвала и соответствующую конструкцию его привода. Привод должен быть оборудован широким зубчатым ремнем или цилиндрическим зубчатым колесом, так как высокая жесткость на растяжение и низкая демпфирующая способность цепных приводов в условиях предельных нагрузок часто приводят к их разрыву.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

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 и ремонт своими руками + Видео инструкция

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

Устройство и принцип работы насос – форсунки

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

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

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

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

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

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

Принцип работы:

  • Предварительный впрыск. В этот момент специальный кулачок ГРМ воздействует на плунжер, заставляя его двигаться вниз. Смесь топлива с воздухом переходит в каналы форсунки и обратный клапан закрывается. Плунжер создает давление, составляющее 13 мПа, и в этот момент срабатывает управляющий клапан форсунки, который пропуска смесь под давлением в камеру сгорания. В последний момент открывается входной клапан, и новая порция топлива попадает в каналы форсунки. В это же время, внутри элемента снижается топливное давление.
  • Основной впрыск. На этом этапе плунжер снова опускается вниз, управляющий клапан закрывается, но в форсунке создается давление уже в 30 мПа. На этот раз топливо подается под большим давлением, что обеспечивает его эффективное сжатие и сгорания в рабочей камере. Каждый последующий процесс сжатия сопровождается увеличением давления внутри форсунки. Максимальное значение составляет 220 мПа. Окончание данного этапа происходит точно так же, как и при предварительном впрыске топлива.
  • Дополнительный впрыск. Он заключается в очистке всех элементов форсунки от следов сажи и копоти. Дополнительный впрыск осуществляется сразу же после основного. Все действия по впрыску осуществляются так же, как и при основном этапе. По-другому такое явление называют еще двойным впрыском топлива.

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

Как провести ремонт насос — форсунки своими руками

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

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

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

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

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

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

Видео — Ремонт насос-форсунок BOSCH

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

Алгоритм работы насос-форсунки — АвтоМодерн Дизель Сервис

Алгоритм работы насос-форсунки дизельного двигателя

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

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

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

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

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

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

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

В этой позиции плунжер находится в верхней точке, а клапан управления открыт. Топливо идет через всю насос- форсунку (заполнены все полости) Кулачек давит вниз и плунжер начинает перемещаться, перекрывая входное отверстие. Впрыска не происходит, т.к. клапан все еще открыт и топливо вытесняется через него.
На актуатор (электромагнит) подается напряжение и клапан закрывается с большой скоростью. Плунжер продолжает движение вниз и давление быстро нарастает. Давление топлива преодолевает силу пружины и игла распылителя начинает открытие при давлении ~ 300 бар. Давление продолжает быстро нарастать до 1800…2200 бар и происходит впрыск топлива После окончания подачи электричества на актуатор электромагнитный клапан открывается, давление резко падает, игла форсунки по воздействием пружины  закрывает отверстие распылителя процесс впрыска заканчивается

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

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

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

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

Увеличение рабочих циклов

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

Заполнение камеры высокого давления

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

Начало предварительного впрыска

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

Демпфирование хода иглы распылителя

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

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

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

Конец предварительного впрыска

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

Начало основного впрыска

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

Конец основного впрыска

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

Соленоидный клапан управления

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

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

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

Последние поколения насос-форсунок

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

Схема управления топливной системой «насос-форсунка»

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

Насос-форсунка: устройство и принцип работы

Насос-форсунки – система впрыска, предназначена для подачи топливной смеси в дизельных двигателях. Использование подобной системы дает возможность увеличить мощность мотора, уменьшить топливные расходы и токсичность, уровень шума.

В системе впрыска данного типа за подачу топлива и его распределение отвечает единое центральное устройство – насос-форсунка. При этом каждой цилиндр оснащен своей собственной форсункой.

Система приводится в действие от распредвала, оснащенного специальными кулачками, которые через коромысло воздействуют на насос-форсунку, обеспечивая ее работу.

Как устроена система насос-форсунки

В состав системы насос-форсунка входят такие элементы, как: плунжер, поршень запорный, управляющий и обратный клапаны, игла распылителя.

Плунжер предназначен для создания рабочего давления внутри форсунки. При этом движение плунжера поступательного характера обеспечивается кулачками распредвала, а возвратное движение – пружиной.

Основной функцией управляющего клапана является впрыск топлива, а точнее управление впрыском. В подобных системах может применяться два вида клапанов – электромагнитные и пьезоэлектрические.

Клапан на основе пьезоэлемента является более совершенным за счет высокого быстродействия. Главным элементом конструкции управляющего клапана является его игла.

Пружина распылителя необходима для обеспечения надежной посадки иглы распылителя в седле. Пружинное усилие дополняется усилием давления топлива, и осуществляется это все при помощи запорного поршня, установленного с одной стороны от пружины и обратного клапана, расположенного с противоположной стороны от пружины.

Игла распылителя обеспечивает непосредственный впрыск дизельного топлива в камеру сгорания двигателя.

Управляются насос-форсунки посредством блока управления двигателем, который на основании данных, получаемых с датчиков, управляет работой клапана насос-форсунки.

Как работает система насос-форсунки

Эффективное получение и распределение ТВС в системе насос-форсунки происходит в три этапа – предварительного, основного и дополнительного впрыска топлива.

Предварительный впрыск

Этап предварительного впрыска предназначен для обеспечения плавного сгорания ТВС на этапе основного впрыска. Этап основного впрыска в свою очередь обеспечивает бесперебойную подачу  топливной смеси на всех рабочих режимах ДВС. 

Итак, на предварительном этапе подачи топлива насос-форсунка работает по следующей схеме. Кулачек распредвала передает механическое усилие на коромысло, которое опускает плунжер вниз.

Топливная смесь начинает подаваться по каналам, расположенным в корпусе форсунок. Далее происходит закрытие клапана с временным прекращением подачи топлива. При этом создается высокое давление ТС, достигающее 13 МПа.

При таком уровне давления игла, преодолевая усилие, которое оказывает на нее пружина, осуществляет предварительный впрыск горючей смеси.

Завершением этапа предварительной подачи топлива служит открытие входного клапана. Топливо попадает в магистраль, одновременно снижается его рабочее давление. На данном этапе может быть произведен один или два впрыска ТС в зависимости от режима работы дизеля.

Основной впрыск

Начало этапа основного впрыска сопровождается последующим опусканием плунжера. После закрытия клапана давление ТС продолжает нарастать и достигает 30 МПа. При таком давлении происходит поднятие иглы и основная подача топлива.

Высокое давление обеспечивает значительное сжатие топлива, вследствие чего в камеру сгорания поступает его большее количество. Самый большой объем горючей смеси подается при максимально возможном давлении в 220 МПа, чем достигается максимальная мощность двигателя.

Завершение этапа основного впрыска происходит аналогично предыдущему этапу после открытия входного клапана. Это сопровождается снижением давления топлива и опусканием распылительной иглы.

Дополнительный впрыск

Завершающим этапом является дополнительный впрыск, который используется для очистки сажевого фильтра от копоти, сажи и загрязнений. Дополнительная подача топлива осуществляется при опускании плунжера по схеме, аналогичной основному впрыску. На данном этапе, как правило, проводится два впрыска дизельного топлива.

Fuel Fight: форсунки против насоса

Ричард Холденер / Фото автора

Увеличение выходной мощности практически любого двигателя — это простой вопрос добавления наддува. Последняя модель Hemi с наддувом — серьезный исполнитель, но не без достаточного количества топлива.

Когда дело доходит до максимальной производительности, нет лучшего времени, чтобы стать автомобильным энтузиастом, чем сейчас. Не так давно, если вы катались с 500 л.с., вам нечего было бояться на средних улицах.Время и технологии шли с такой скоростью, что 1000 л.с. быстро превратились в новые 500 л.с. Благодаря принудительной индукции, позволяющей более чем вдвое увеличить выходную мощность двигателя без наддува, комбинации на свалке могут легко достигать четырехзначных уровней мощности, а специальные наращивания выходят далеко за рамки этого! В то время как нагнетатели или турбины обеспечивают требуемый воздушный поток, другим важным элементом в производстве энергии является топливо. К сожалению, поток топлива требует мощного наращивания, которое часто упускается из виду или неправильно рассчитывается.Это особенно актуально, когда нагнетатель или турбо-комбо полагаются на использование E85. Давайте посмотрим на два ключевых компонента топливной системы успешного приложения с ускорением.

Турбины столь же популярны, особенно среди толпы LS. Добавьте кулачок, пружины и наддув к любому LS, и цифры мощности будут замечательными. С появлением заводского впрыска топлива появились всевозможные электрические топливные насосы в баке. Статическое давление топлива часто регулируется с помощью регулируемого регулятора давления топлива.Также возможно запустить внешний топливный насос, такой как блок Aeromotive, работающий на стенде двигателя в Westech Performance.

Топливная система для любого применения с наддувом состоит из множества элементов, включая регуляторы, топливопровод и фильтры, но два основных компонента, которые мы здесь рассмотрели, включают топливный насос (-ы) и топливные форсунки. С самой простой точки зрения, форсунки подают топливо в двигатель, в то время как топливный насос подает топливо в форсунки. Топливные насосы бывают разных форм, размеров и (что наиболее важно) производительности.Доступны как механические, так и электрические топливные насосы, а также различие в местах установки и механизмах привода. В этом обсуждении мы сосредоточимся исключительно на расходах и на том, как на эти скорости влияют как наддув, так и давление в системе. К сожалению, расход любого электрического топливного насоса фактически падает с давлением топлива. Насос должен бороться с давлением, и скорость потока существенно падает при любом увеличении давления в системе. В системе с наддувом с давлением 20 фунтов на кв. Дюйм с использованием регулятора давления топлива с опорой на наддув (расход 1: 1) падение расхода топлива из-за повышения давления в системе может составлять 15% или более, в зависимости от насоса.

Прежде чем мы углубимся в математику, давайте разберемся с топливной системой. Топливная система для типичного (порта) впрыска V8 состоит из топливного насоса (установленного в баке или встроенного), подающего топливопроводы к форсункам. Где-то в системе находится регулятор давления топлива, топливный фильтр и часто возвратная линия от регулятора обратно в топливный бак. В безвозвратной системе некоторые из этих компонентов удалены или расположены ближе к самому насосу. Если взять в качестве примера топливную систему EFI с обратным клапаном, топливо подается насосом через топливный фильтр (сам насос обычно также включает в себя предварительный фильтр) до топливной рампы.Топливная рампа обычно имеет регулятор давления топлива (часто регулируемый), который определяет давление в системе. Регулятор сбрасывает излишки топлива обратно через возвратную линию в топливный бак для поддержания давления в системе. Большинство регуляторов включают в себя эталонный фитинг вакуума / наддува, который позволяет изменять давление топлива с помощью вакуума или наддува. И вакуум, и наддув оказывают давление на мембранный механизм и плунжер в регуляторе, при этом наддув увеличивается, а вакуум снижает общее давление в системе.Регулятор должен быть такого размера (с насосом), чтобы иметь возможность обходить требуемый избыток топлива при более низких уровнях потребления. Большая мощность и насосы требуют регуляторов высокого расхода.

Хотя топливный насос должен обеспечивать подачу необходимого топлива, лучший способ обеспечить подачу топлива — это модернизация форсунки. FAST предлагает широкий выбор форсунок разного стиля, размера и расхода.

Повышение давления в системе, вызванное регулируемым наддувом регулятором давления топлива, действительно усложняет срок службы топливного насоса, и все это без фактического увеличения расхода топлива.Что мы имеем в виду? Что ж, когда вы увеличиваете давление наддува, давление топлива будет увеличиваться от регулятора наддува. К сожалению, поток топлива из насоса падает с повышением давления, а это означает, что выходная мощность (поток топлива), которую насос будет поддерживать при 80 фунтах на квадратный дюйм, значительно меньше, чем при 40 фунтах на квадратный дюйм или 60 фунтах на квадратный дюйм. Другой недостаток заключается в том, что наличие давления наддува частично смещает поток топлива через форсунку. Если вы увеличиваете давление топлива на форсунке, вы обычно получаете увеличение расхода.Если это увеличение давления топлива за форсункой (подача) сопровождается соответствующим увеличением давления наддува на противоположной стороне (перед) форсункой, увеличения расхода топлива не будет. Если давление топлива в форсунке составляет 60 фунтов на квадратный дюйм, а давление наддува — 20 фунтов на квадратный дюйм, у вас есть дельта 40 фунтов на квадратный дюйм, что означает, что форсунка будет течь так, как будто в ней давление топлива составляет всего 40 фунтов на квадратный дюйм (а не 60 фунтов на квадратный дюйм).

Если у вас наблюдается падение расхода топлива из насоса при более высоком давлении в системе, связанное с работой наддува, в сочетании с отсутствием увеличения потока топлива из форсунки, что вам следует делать? Ответ, который решает обе проблемы, — это просто запустить форсунки большего размера в сочетании с меньшим статическим давлением топлива.Этим достигается две вещи, первая из которых — увеличение расхода топлива через форсунку при любом давлении. В качестве ориентира FAST предлагает ряд форсунок для многих популярных применений в диапазоне от 33 до 85 фунтов / час. Чтобы представить эти скорости потока в перспективе, просто умножьте номинальную скорость потока на 16, чтобы получить количество мощности, которое они будут поддерживать в тримме без наддува. Например, 33-фунтовые форсунки будут питать двигатель мощностью 528 л.с. (без наддува), а 85-фунтовые форсунки будут обеспечивать мощность 1360 л.с.Конечно, это предполагает 100% рабочий цикл и BSFC 0,50. Обычно не рекомендуется запускать форсунки при 100% рабочем цикле, но большинство приложений LS работают намного эффективнее, чем число BSFC 0,5, поэтому оценки могут быть довольно точными. Эти числа меняются при работе с наддувом, поскольку двигатели должны работать с большей интенсивностью, что означает более высокое число BSFC от 0,55 до 0,60. Это снижает потенциал мощности 85-фунтовых форсунок до чуть более 1130 л.с. (при 0,60 BSFC).

Поскольку расход топлива от электрического топливного насоса является функцией напряжения (и соответствующей скорости насоса), можно увеличить расход за счет увеличения напряжения с помощью такого устройства, как Kenne Bell Boost a Pump.Заводские топливные рейки могут поддерживать большой поток топлива (мощность), если насос и форсунки имеют правильный размер. Конечно топливные рейки (как у этого агрегата от FAST) текут еще больше и выглядят намного лучше, чем заводские агрегаты. Рельсы и форсунки должны быть выбраны в соответствии с желаемым применением.

Второе преимущество использования форсунок мощностью 1000 л.с. на вашем 800-сильном двигателе заключается в том, что они позволяют снизить статическое давление топлива.Поскольку вам не нужно полагаться на повышенное давление топлива для достижения желаемой скорости потока форсунки, жизнь топливного насоса значительно упростится. Если вы снизите статическое (системное) давление топлива на 20 фунтов на квадратный дюйм, расход насоса увеличится примерно на 15%, а это означает, что насос, который может с трудом выдерживать 1000 л.с., теперь может поддерживать и дополнительные 150 л.с. Это также, вероятно, увеличит срок службы насоса. В случае, если мы не разъяснили, ответ на ваши проблемы с повышенным давлением топлива состоит в том, чтобы объединить БОЛЬШИЕ форсунки с достаточным потоком топливного насоса (стандартный не годится).Конечно, также можно увеличить скорость потока насоса с помощью усилителя напряжения, который поднимает напряжение топливного насоса (подумайте о Kenne Bell Boost a Pump). Производительность топливного насоса зависит от напряжения, подаваемого на насос. Большинство автомобильных систем имеют напряжение 12 В, но благодаря генератору они могут достигать 14 В. Более высокое напряжение в системе увеличивает производительность любого топливного насоса, но даже при повышенном напряжении большие форсунки — это всегда хорошая идея.

FAST предлагает ряд форсунок различной длины для популярных применений, а также различные стили штекеров.Конечно, насос и топливные форсунки бесполезны без правильной системы управления двигателем.

Размеры форсунок FAST, области применения, тип вилки и номинальная мощность

Скорость потока Применение / Тип инжектора Тип штекера Номинальное значение HP (NA) Повышение рейтинга HP

39 фунтов LS3 USCAR 624 л.с. 520 л.с.

50 фунтов LS3 USCAR 800 л.с. 667 л.с.

65 фунтов LS3 USCAR 1040 л.с. 867 л.с.

85 фунтов LS3 USCAR 1360 л.с. 1133 л.с.

33 фунта LS2 USCAR 528 л.с. 440 л.с.

46 фунтов LS2 USCAR 736 л.с. 613 л.с.

57 фунтов LS2 USCAR 912 л.с. 760 л.с.

85 фунтов LS2 USCAR 1360 л.с. 1133 л.с.

36 фунтов Univ Minitimer 576 л.с. 480 л.с.

60 фунтов Univ Minitimer 960 л.с. 800 л.с.

220 фунтов Univ Minitimer 3520 л.с. 2933 л.с.

Goldfarb & Associates Топливные насосы для впрыска на продажу: новые, бывшие в употреблении и восстановленные

Купить новые, бывшие в употреблении и отремонтированные топливные насосы для дизельных двигателей в Интернете

Goldfarb and Associates предлагает высококачественные новые и модернизированные оригинальные дизельные топливные форсунки OEM от таких производителей, как Bosch, Stanadyne, Delphi, Denso, Zexel и других.Имея в наличии тысячи форсунок в любое время, у Goldfarb наверняка будет необходимая вам топливная форсунка . Будь то легковые / автомобильные, легкие пикапы, тяжелые, коммерческие, промышленные, сельскохозяйственные или морские, у Goldfarb есть запасные форсунки дизельного топлива для замены, чтобы ваш двигатель снова заработал.

Goldfarb предлагает форсунки для таких приложений, как Powerstroke, Cummins, Duramax, Ford, Chevrolet, GM, Dodge, BMW, Mercedes, Audi, Volkswagen, Hyundai, Kia, Detroit, Volvo, Mack, International, Navistar, Caterpillar, John Deere, Yanmar. , Komatsu и др.Если ваш дизельный двигатель нуждается в замене топливных форсунок, Goldfarb сможет помочь вам идентифицировать форсунку и найти новую или восстановленную стандартную замену по доступной цене. Goldfarb никогда не взимает основной платы за форсунки, которые в настоящее время есть на складе. Есть вопросы по использованным деталям дизельного двигателя? Живой чат с использованием в правой нижней части экрана прямо сейчас!

Обладая более чем 20-летним опытом работы в отрасли впрыска дизельного топлива, Goldfarb & Associates имеет опыт, необходимый для определения наиболее подходящих топливных форсунок.Построив сеть из более чем 500 компаний, занимающихся восстановлением дизельных форсунок по всей стране и по всему миру, Goldfarb & Associates может помочь найти даже самые непонятные и труднодоступные топливные форсунки. Кроме того, Goldfarb проводит очень тщательную оценку каждой топливной форсунки, поступающей и отправляемой из штаб-квартиры в Роквилле, штат Мэриленд. Путем визуального и физического осмотра корпусов форсунок, форсунок и топливных соединений Goldfarb гарантирует, что каждая форсунка соответствует или превосходит стандарты OEM.Благодаря достижениям в области современных более сложных топливных форсунок, которые включают в себя все более и более сложную систему подачи топлива (Common Rail, пьезо и т. Д.), Goldfarb понимает проблемы дизельных форсунок нового типа и поможет диагностировать и заменить необходимые детали, чтобы получить вашу двигатель снова работает. Goldfarb также гарантирует, что каждый инжектор будет бесплатно отправлен в Соединенные Штаты и будет упакован и защищен в соответствии с высочайшими стандартами.

Системы насос-форсунок

и насосных агрегатов

Системы насос-форсунок и насосных агрегатов

Магди К.Khair, Hannu Jääskeläinen

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

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

Введение

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

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

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

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

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

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

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

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

###

Распространенные причины неисправностей дизельного топливного насоса и топливной форсунки