PDFПечатьE-mail

Система впрыска насос-форсунками

Система впрыска насос-форсунками является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. В отличии от системы впрыска Common Rail в данной системе функции создания высокого давления и впрыска топлива объединены в одном устройстве; насос-форсунке. Собственно насос-форсунка и составляет одноименную систему впрыска.

Применение насос-форсунок позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива, выбросы вредных веществ, а также уровень шума.

В системе на каждый цилиндр двигателя приходится своя форсунка. Привод насос-форсунки осуществляется от распределительного вала, на котором имеются соответствующие кулачки. Усилие от кулачков передается через коромысло непосредственно к насос-форсунке.

Насос-форсунка состоит из следующих элементов:

Рис.1

    Схема насос-форсунки
  • плунжер;
  • клапан управления;
  • запорный поршень;
  • обратный клапан;
  • игла распылителя.

 

Назначение элементов Насос-форсунки:

Плунжер служит для создания давления топлива. Поступательное движение плунжера осуществляется за счет вращения кулачков распределительного вала, возвратное за счет плунжерной пружины. Клапан управления предназначен для управления впрыском топлива.

 

В зависимости от привода различают следующие виды клапанов:

  • электромагнитный;
  • пьезоэлектрический.

Пьезоэлектрический клапан пришел на смену электромагнитному клапану. Пьезоэлектрический клапан обладает большим быстродействием. Основным конструктивным элементом клапана является игла клапана.

Пружина форсунки обеспечивает посадку иглы распылителя на седло.

Усилие пружины при необходимости поддерживается давлением топлива. Данная функция реализуется с помощью запорного поршня и обратного клапана.

Игла распылителя предназначена для обеспечения непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания.

Управление насос-форсунками осуществляет система управления двигателем. Блок управления двигателем на основании сигналов датчиков управляет клапаном насос-форсунки.

 

Принцип действия насос-форсунки

Конструкция насос-форсунки обеспечивает оптимальное и эффективное образование топливно-воздушной смеси. Для этого в процессе впрыска топлива предусмотрены следующие фазы:

  • предварительный впрыск;
  • основной впрыск;
  • дополнительный впрыск.

Предварительный впрыск производится для достижения плавности сгорания смеси при основном впрыске. Основной впрыск обеспечивает качественное смесеобразование на различных режимах работы двигателя. Дополнительный впрыск осуществляется для регенерации (очистки от накопленной сажи) сажевого фильтра.

Работа насос-форсунки осуществляется следующим образом. Кулачек распределительного вала через коромысло перемещает плунжер вниз. Топливо перетекает по каналам форсунки. При закрытии клапана происходит отсечка топлива. Давление топлива начинает расти. При достижении давления 13 МПа игла распылителя, преодолевая усилие пружины, поднимается и происходит предварительный впрыск топлива.

Предварительный впрыск топлива прекращается при открытии клапана. Топливо переливается в питающую магистраль. Давление топлива снижается. В зависимости от режимов работы двигателя может осуществляться один или два предварительных впрыска топлива.

Основной впрыск производится при дальнейшем движении плунжера вниз. Клапан снова закрывается. Давление топлива начинает расти. При достижении давления 30 МПа, игла распылителя, преодолевая усилие пружины и давление топлива, поднимается и происходит основной впрыск топлива.

Чем выше давление, тем больше количества топлива сжимается и соответственно больше впрыскивается в камеру сгорания двигателя. При максимальном давлении 220 МПа впрыскивается наибольшее количество топлива, тем самым обеспечивается максимальная мощность двигателя.

Основной впрыск топлива завершается при открытии клапана. При этом падает давление топлива и закрывается игла распылителя.

Дополнительный впрыск выполняется при дальнейшем движении плунжера вниз. Принцип действия насос-форсунки при дополнительном впрыске аналогичен основному впрыску. Обычно производится два впрыска топлива.

Ремонт управляемых электроникой систем впрыска дизельного топлива.

 

 

Кроме классических рядных ТНВД, современный дизель может быть оснащён управляемыми электроникой системами впрыска:

  • Насос-форсунка (UIS, PDE);
  • Индивидуальные ТНВД (UPS, PLD);

 

Рассмотрим управляемые электроникой системы впрыска и методы их ремонта.

В насос-форсунке системы UIS (Unit Injector System) ТНВД иФ форсунка объединены в единый агрегат. Насос-форсунка устанавливается на каждый цилиндр двигателя. Она приводится в действие от кулачка распределительного вала двигателя непосредственно толкателем или через коромысло. Компоновка насоса и форсунки в одном агрегате позволяет существенно уменьшить объём топлива, находящегося между плунжером насоса и отверстиями распылителя, и тем самым свести к минимуму искажение закона подачи, происходящее вследствие сжимаемости топлива и колебаний давления в системе топливоподачи при применении разделённой топливной аппаратуры.

Насос – форсунки применялись на дизелях давно, но отношение к ним менялось не раз.

Еще до 1980-90 х годов они не считались перспективными, хотя американская промышленность (Cummins, General Motors) не прекращала использование насос-форсунок даже в 60-70-е годы-годы пониженного к ним интереса. В СССР и России они применялись на судовом дизеле Д42(8ЧН30/38)и, ранее, на ЯАЗ-204/206, а на рубеже веков - на ГАЗ-560(Steyer). В настоящее время в России широко распространены и используются системы с насос - форсунками европейских и американских производителей: Bosch, Lucas/Delfi, Cummins, Detroit, Caterpillar.

 

Система индивидуальных ТНВД с электромагнитным клапаном (UPS)

(Unit Pump System) в принципе работает так же, как и предыдущая. Отличие заключается в том, что форсунка и насос не являются единым агрегатом, их соединяет короткая магистраль высокого давления. На каждый цилиндр приходится по форсунке, трубопроводу и насосной секции. Каждый плунжер приводится от кулачка распределительного вала двигателя. Как и у насос - форсунок, начало и продолжительность впрыскивания регулируются электроникой через быстро действующий электромагнитный клапан высокого давления.

 

 

 

Процессы сгорания в дизеле сильно зависят от того, как впрыскивается топливо в камеру сгорания.

Самыми важными параметрами являются момент и продолжительность впрыскивания, качество распыливания топлива в камере сгорания, момент начала сгорания, цикловая подача топлива в зависимости от угла поворота коленчатого вала и нагрузки на двигатель.

Операции при ремонте управляемых электроникой форсунок направлены на контроль и восстановление характеристик вышеперечисленных параметров:

 

На стенде, имитирующем работу дизеля, по методике официально сертифицированной компанией Bosch, производится проверка работы системы форсунок. Проверяется качество распыливания топлива, при этом задаются проверка момент и продолжительность впрыскивания.
Осуществляется обязательная полная разборка с дефектацией прецизионных узлов механической части насос - форсунки: клапана высокого давления, плунжера, седла и иглы электромагнитного клапана. Необходимость вскрытия форсунок вызвана вероятностью механического разрушения их деталей, которое проблематично выявить на стенде, но возможно путем разборки и визуального а также инструментального контроля.
В случае износа изношенные детали меняются на новые. В ряде случаев изготавливаются новые прецизионные детали, которые с микромным зазором устанавливаются в узлы вышеуказанных форсунок. Вся отремонтированная ДТА проходит проверку с регулировкой и обкаткой на стенде.