0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое насос форсунка дизельного двигателя

Насос-форсунка

    283 134 192k
    285 32 288k

Калькулятор расчета производительности форсунки

Калькулятор расчета производительности форсунки онлайн

Насос-форсунка — это механизм системы непосредственного впрыска современных дизельных двигателей, когда в одном корпусе совмещены функционалы насоса и форсунки. В комплекте с форсункой работает одноплунжерный насос, который приводится в движение кулачками распредвала.

Зачем нужны насос-форсунки

Основная функция насос-форсунок — это создавать высокое давления дизельного топлива для впрыска в камеру сгорания, причем в определенный момент и четкое его количество, которые задаются ЭБУ.

Их конструкция позволяет разбивать процесс подачи топлива на фазы предварительного, основного и дополнительного впрыска, а также еще больше увеличить давление впрыска (200-250 МПа). Что в свою очередь приводит к более эффективному и экономному расходу топлива.

Где находится насос-форсунка

Насос-форсунка устанавливается непосредственно в головке блока цилиндров. Часть с насосом находится снаружи блока и крепится к кулачкам распредвала, которые регулируют работу насоса. Часть с форсункой устанавливается внутрь блока — распылитель во время работы как бы “выглядывает” в камеру сгорания, рядом с выходом свечи накала, которая помогает воспламенить смесь.

Так как привод насоса идет от распредвала, насос-форсунки стоят под клапанной крышкой, поэтому снаружи собранного двигателя их не видно.

Конструкция насос-форсунки

Конструкционно насос-форсунка состоит из плунжера, управляющего клапана, запорного и обратного поршней, обратного клапана и иглы распылителя.

Плунжер отвечает за создание давление — именно он крепится к кулачкам распредвала и от них получает энергию для поступательного движения. Возврат в исходную позицию осуществляет плунжерная пружина.

Управляющий клапан регулирует впрыск топлива, а его основным элементом является игла. Сигналы клапану отправляет ЭБУ автомобиля, который полностью управляет работой двигателя.

У форсунки тоже есть пружина, которая прижимает распылитель к седлу в момент впрыска топлива. Пружина сжимается за счет давления топлива. Корректную работу системы обеспечивают запорный поршень и обратный клапан. В нужный момент через иглу распылителя в камеру сгорания под высоким давлением попадает топливо.

Как работает насос-форсунка

В начале процесса работы двигателя кулачковый механизм распредвала инициирует движение коромысла и плунжера вместе с ним. Топливо течет по каналам форсунки. Отсечка топлива осуществляется закрытием клапана. Когда давление топлива в форсунке составляет 13 МПа — подпружиненная игла распылителя занимает верхнее положение, начиная первичный впрыск горючего.

Первичный впрыск топлива инициируется управляющим клапаном. Давление падает по мере увеличения потока топлива по питающей магистрали. Предварительных впрыска может быть два — это определяется режимом работы мотора. Далее плунжер продолжает идти вниз. Закрытие клапана повышает рабочее давление в камере сгорания до 30 МПа. После чего происходит следующий ход иглы распылителя, совершая впрыск основной порции топлива в магистраль.

Количество топлива для каждого впрыска регулируется давлением. После нагнетания до уровня около 220 МПа подача топлива становится наиболее интенсивной, а мощность мотора выходит на пиковые значения. Завершает подачу основной порции топлива открытие клапана. Давление топлива в системе понижается, а игла распылителя закрывается.

Признаки неисправных насос-форсунок

О поломках в системе впрыска говорят следующие факторы:

  • двигатель не заводится вообще, либо заводится с трудом;
  • резкое увеличение расхода топлива;
  • двигатель работает неравномерно;
  • мощность работы двигателя падает на любых оборотах;
  • сильное задымление выхлопа.

Какие могут быть неисправности

Загрязненный распылитель насос-форсунки

Если диагностика выявит что проблемы с двигателем возникают из-за неисправностей в работе насос-форсунок, то выйти из строя могли следующие компоненты:

  • клапанный узел (наиболее часто встречающаяся проблема);
  • распылитель (примерно каждый третий случай);
  • электромагнитные компоненты, плунжер, пружины или корпус (выходят из строя очень редко).

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.

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.

Подбор и покупка насос-форсунок

Для надежной работы системы впрыска топлива насос-форсунку подбирают по артикулу, который можно определить по коду детали, или используя VIN-код автомобиля. На каждый мотор устанавливаются только форсунки определенной модели, поэтому выбор сводится только к бренду производителя, которых не так много. Основные мировые производители, продукция которых устанавливается на конвейере — это Bosch, Denso, Siemens, Delphi.

  • Головка блока цилиндров
  • ЭБУ (электронный блок управления)
Читать еще:  Условия получения работы в тепловом двигателе

Подпишись на наш канал в Я ндекс.Дзене

Еще больше полезных советов в удобном формате

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.

  1. Устройство насос-форсунок
  2. Принцип работы насос-форсунки
  3. Достоинства и недостатки систем с насос-форсунками

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.
Читать еще:  Высокие обороты для дизельного двигателя

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.

Топливные системы с насос-форсунками

Системы дизельной топливной аппаратуры насос-форсунка начали применяться на грузовых автомобилях с 1994 года и легковых с 1998 года. Модульная конструкция систем питания дизельных двигателей с насос-форсунками позволяет устанавливать без особых затрат времени на двигатели различных конструкций.

Недостатком насос-форсунок является увеличение высоты головки блока цилиндров, что в свою очередь вызывает увеличение высоты двигателя.

Насос-форсунки состоят из трех подсистем:

  • подачи топлива низкого давления
  • подачи топлива высокого давления
  • подачи воздуха и выпуска отработавших газов

Подсистема подачи топлива низкого давления необходима для подачи топлива к насосу высокого давления и очистки топлива.

Подсистема подачи топлива высокого давления служит для создания высокого давления впрыска топлива в камеру сгорания.

Подсистема подачи воздуха и выпуска отработавших газов включает в себя приборы для очистки воздуха, поступающего в цилиндры двигателя и очистки отработавших газов после выпуска их из цилиндров.

Основные компоненты системы питания дизельного двигателя с насос-форсунками показаны на рисунке:

Рис. Система питания дизельного двигателя с насос-форсунками:
1 – топливный бак; 2 – топливопровод к дополнительному отопителю; 3 – охладитель топлива; 4 – датчик температуры топлива; 5 – ограничительный клапан в сливном трубопроводе; 6 – сливной трубопровод; 7 – распределитель топлива; 8 – трубопровод высокого давления; 9 – насос-форсунка; 10 – топливоподкачивающий насос; 11 – редукционный клапан в трубопроводе подачи топлива; 12 – обратный клапан; 13 – топливный фильтр; 14 – трубопровод низкого давления; 15 – топливоподкачивающий насос

Расположенный в баке электрический топливоподкачивающий насос 15 подкачивает топливо к фильтру. Обратный клапан 12 предотвращает слив топлива из распределителя 7 и трубопровода низкого давления 14 в бак после остановки двигателя.

Топливоподающий насос 10 служит для забора топлива из фильтра и подачи его под повышенным давлением к насос-форсункам. Редукционный клапан 11 поддерживает давление подаваемого к насос-форсункам топлива в пределах 8,5 кгс/см2. Ограничительный клапан 5 удерживает давление топлива в сливном трубопроводе на уровне 1 кгс/см2, благодаря ему снижаются пульсации давления в системе.

Из-за высокого давления впрыска в топ­ливных системах дизелей легковых автомо­билей с насос-форсунками и в некоторых системах коммон рейл, топливо нагревает­ся до такой степени, что для предотвраще­ния повреждения топливного бака и датчи­ка уровня топлива оно должно охлаждаться перед возвратом в бак. Топливо, возвраща­ющееся от форсунок, проходит через охла­дитель 3, отда­вая тепло в контуре охлаждения. Датчик температуры топлива 4 вырабатывает сигнал, поступающий в блок управления двигателем.

От фильтра топливо подается в питающую магистраль в головке блока. В питающей магистрали топливо течет по внутренним стенкам распределителя топлива 7 в направлении первого цилиндра. Через отверстия в стенках топливо подается в кольцевую полость между распределителем и стенками головки блока.

Рис. Смешивание топлива в распределителе

Здесь топливо смешивается с нагретым топливом, которое выдавлено от насос-форсунок в питающую магистраль. Благодаря этому достигается одинаковая температура, а значит и одинаковое количество топлива поступающего ко всем насос-форсункам, что обеспечивает равномерную работу двигателя. Без распределителя топливо поступало бы в насос-форсунки неравномерно. Нагретое топливо, выжимаемое от насос-форсунок в питающую магистраль, продвигалось бы поступающим топливом от четвертого цилиндра в направление первого цилиндра. Из-за этого температура топлива повышалась бы от четвертого цилиндра к первому, и к насос-форсункам поступало бы различное количество топлива. Следствием этого была бы неравномерная работа двигателя и слишком высокая температура в зоне передних цилиндров.

Насос-форсунки могут иметь электрический (соленоидный) или пьезоэлектрический клапан управление.

Насос-форсунка с электрическим клапаном управления представляет собой одноцилиндровый насос высокого давления индивидуальный для каждого цилиндра двигателя.

Рис. Насос-форсунка (РDЕ):
1 – упор сферический; 2 – пружина возвратная; 3 – плунжер насоса; 4 – корпус; 5 – штекер для подачи управляющего сигнала; 6 – сердечник электромагнита; 7 – пружина выравнивающая; 8 – игла соленоидного клапана; 9 – якорь электромагнита; 10 – катушка электромагнита; 11 – канал обратного слива топлива; 12 – уплотнение; 13 – отверстия-фильтры подвода топлива (350 шт.); 14 – гидроупор; 15 – седло иглы; 16 – шайба уплотнительная; 17 – камера сгорания; 18 – игла распылителя; 19 – гайка распылителя; 20 – распылитель; 21 – головка блока; 22 – пружина распылителя; 23 – уравнивающий поршень; 24 – полость аккумулирования топлива; 25 – полость высокого давления; 26 – пружина электромагнитного клапана; 27 – вал привода насос-форсунки; 28 – коромысло

Внутри корпус насос-форсунки имеется цилиндрическая полость высокого давления. Соленоидный клапан монтируется как одно целое с насос-форсункой. Крепление насос-форсунки к головке блока осуществляется с помощью прижимной скобы. В приводе насос-форсунки, в отличие от привода механизма газораспределения отсутствуют тепловые зазоры, так как здесь с помощью возвратной пружины осуществляется постоянный контакт между толкателем плунжера, коромыслом и кулачком приводного вала.

Быстродействующий соленоидный клапан в соответствии с параметрами, определяемыми блоком управления, обеспечивает регулировку времени начала впрыска топлива и его конец. В отключенном положении соленоидный клапан открыт и обеспечивает полное прохождение топлива от топливоподкачивающего насоса к подплунжерному пространству насоса. Во время хода плунжера 3 насос-форсунки соленоидный клапан перекрывает подачу топлива, герметизируя плунжерную пару и при ходе плунжера вниз происходит впрыск топлива через форсунку в камеру сгорания. Момент закрытия соленоидного клапана регулирует начало впрыска и его продолжительность. По сравнению с впрыском бензиновых двигателей электромагнитный клапан должен управлять давлением в 300…500 раз большим, при этом переключение клапана происходит в 10…20 раз быстрее.

Читать еще:  Датчик оборотов двигателя 6693921 bobcat

Использование насос-форсунки исключает применение топливопроводов высокого давления, благодаря чему снижаются потери давления при подаче топлива из-за периодических расширений топливопроводов в начале подачи и разгрузке в конце подачи. Максимальное давление развиваемое насос-форсунками составляет 2050 кгс/см2. Электронные трехмерные параметрические характеристики в комбинации с высоким давлением впрыска приводят к снижению потребления топлива при одновременном снижении выброса токсичных веществ, что имеет большое значение принимая во внимание строгие требования соблюдения европейских стандартов. Используя управление соленоидным клапаном, имеется возможность реализовать предварительный (пилотный) впрыск и отключение отдельных цилиндров из работы при частичных нагрузках, что уменьшает расход топлива.

Регулировка форсунок дизельного двигателя Фольксваген

Фирма Volkswagen в 1998 одной из первых применила насос-форсунки в качестве топливной аппаратуры для легковых авто. Разница между системами насос-форсунки и Common Rail заключается в отсутствии распределительного ТНВД и трубок контура высокого давления, так как каждая форсунка снабжена собственным миниатюрным насосом высокого давления, который обеспечивает подачу топлива в камеру сгорания.

Изначально насос-форсунки были полностью механическими, но развитие и внедрение электронного управления топливных систем позволило кардинально изменить принцип подачи топлива. Принцип работы электронной насос-форсунки.

Доставку топлива обеспечивает электрический насос низкого давления, которое через клапан поступает в механический насос высокого давления. Сжатие производится с помощью плунжера во время вращения распределительного вала с эксцентричным кулачком. Процессом впрыска топлива руководит ЭБУ, которое определяет момент начала поступления и его количество. При этом подача топлива в камеру сгорания производится несколькими порциями в один такт, разделенных на 3 фазы:

  • предварительный впрыск, который на начальном этапе обеспечивает воспламенение топливной смеси;
  • основной впрыск, который обеспечивает движение поршня;
  • дополнительный впрыск, необходим для очистки сажевого фильтра.

Впрыск топлива контролирует клапан управления, расположенный внутри форсунки, основным элементом которого является игла. Насос-форсунки расположены под клапанной крышкой на головке блока. Такое расположение конструктивно обосновано установкой кулачка, преобразовывающего крутящийся момент распределительного вала в поступательное движение плунжера поршня насоса высокого давления.

Диагностика насос-форсунок на автомобиле

Причиной снижения мощности дизельного двигателя может быть вызвано некорректной работой насос-форсунок. Для определения причины следует, обратит в автосервис специализирующийся по ремонту дизельной аппаратуры легковых автомобилей. Сканер, подключенный к диагностическому разъему ЭБУ, выдаст параметры работы всей топливной системы и возникшие ошибки при ее работе. В случае если все элементы работают нормально, а параметры форсунок несколько отличаются от заводских данных, то вполне возможно, что сбой происходит из-за нарушения регулировки форсунок. Параметры регулировки нарушаются в процессе работы двигателя из-за естественной выработки эксцентрика распределительного вала и приводного кулачка, что требует регулярных регулировочных работ.

Регулировка форсунок дизельного двигателя Фольксваген

Для проведения регулировочных работ следует снять клапанную крышку двигателя. Провернуть шкив коленчатого вала до момента, когда кулачок максимально опустит плунжер насоса, а высшая точка эксцентрика распределительного вала, будет находиться под пяткой кулачка. При этом совершенно безразлично, с какой форсунки начинать регулировку, главное чтобы она находилась в сжатом состоянии. Гаечным ключом отпускается стопорная гайка, установочный винт вкручивается до отчетливого упора, а затем отворачивается на 180 градусов, что составляет половину оборота. Удерживая установочный винт, производится фиксация стопорной гайки с моментом затяжки 30 Нм. Подобная операция производится последовательно с остальными форсунками. На этом фактически и заканчивается регулировка насос-форсунок.

После установки клапанной крышки проводится повторная проверка сканером. В основном после регулировки форсунок параметры улучшаются, появляется тяга, работа двигателя становится устойчивой. Но в случае если после регулировочных работ, показатели какой, ни будь, форсунки не изменились, то причину неисправности следует искать в самой форсунке.

Наиболее распространенными неисправностями насос-форсунок могут быть:

  • в 63 процентах проблемы клапанного узла;
  • в 30 процентах нарушение работы распылителя;
  • в 5 процентах неисправности электромагнитной части;
  • в 2 процентах механические повреждения плунжера, пружины или корпуса форсунки.

Для дальнейшей диагностики потребуется демонтаж форсунки с двигателя. Для снятия форсунки используется съемное устройство Т10055, которое обеспечит безопасное извлечение из головки двигателя. Диагностика на специализированном стенде позволит точно установить причину неисправности. В половине случаев удается восстановить работоспособность путем замены дефектных деталей, в остальных случаях ввиду высокой изношенности форсунки, она признается не пригодной к ремонту и подлежит замене.

Все диагностические и ремонтные работы следует производить на автосервисе, где имеется специализированное оборудование и механики с достаточным опытом подобных работ. Попытки самостоятельного ремонта нередко приводят к более серьезным неисправностям.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector