Давление форсунок дизельных двигателей фольксваген

Common Rail, что за зверь?

В топливной системе любого дизельного двигателя присутствует насос высокого давления (ТНВД), который имеет прямую связь с двигателем. Привод ТНВД осуществляется от коленчатого или распределительного вала двигателя ременной (цепной) передачей или зубчатой (шестерня). Для работы дизельного двигателя нужно подавать топливо под большим давлением в камеру сгорания ведь никакого зажигательного элемента (свечи зажигания) там нет, а воспламенение топливной смеси производится за счет большой степени сжатия. Процесс подачи топлива в нужный момент возлагается на насос и форсунки. Механический способ подачи топлива не был экономичным, но в свое время очень сложным, так как на одно устройство возлагалось несколько функций.
Появление Common Rail (в середине 90-х первые разработки) позволило четко разграничить функции между устройствами, и сделать двигатель экономичным и более простым в обслуживании. Экологические нормы токсичности играют не последнюю роль в развитии дизельного двигателя. Жесткие нормы по выбросам вынудили производителей совершить большой скачок в технологиях, которые применяются и совершенствуются по сегодняшний день не только в дизелях, но и бензиновых моторах.

Устройство системы COMMON RAIL

Common Rail можно разделить на контур высокого и низкого давления, а так же датчики.

1. Низкое давление (до 6 бар)
Все, что находится в топливной системе автомобиля до ТНВД, относится к контуру низкого давления. Основными элементами являются: бак, топливные магистрали, фильтры и подкачивающий насос механического или электрического типа.

2. Высокое давление (1350 – 2500 бар)
ТНВД, аккумулятор (рампа), форсунки и трубопроводы к ним являются основными элементами контура. Как и в бензиновом двигателе с инжектором Common Rail оснащается рампой, которая соединена с форсунками трубками равной длины. Важным моментом является прочность аккумулятора и одинаковая длина трубок ведь необходимо поддерживать всегда очень большое и постоянное давление в системе. Форсунки применяются с электрическим клапаном (соленоид) для подъема иглы или пьезоэлементом.

3. Датчики
Первые дизельные моторы могли работать без единого датчика и электричества , но теперь все изменилось . Электронный блок управления обрабатывает сигналы с большого количества датчиков : температуры воздуха ; положения коленчатого вала , давления наддува и топлива ; педали акселератора и т . д .

Принцип работы Common Rail

Топливо закачивается из бака подкачивающим насосом и проходит через фильтр. После очистки дизельное топливо поступает в ТНВД, который увеличивает давление топлива с 6 до 1350-2500 бар. За счет аккумулятора давление в системе постоянно поддерживается, а в случае избытка сбрасывается через клапан обратно в бак. Электронный блок управления в нужный момент отправляет сигнал на форсунки, после чего происходит впрыск топлива в камеру сгорания. Количество и момент подачи топлива в системе Common Rail можно контролировать с помощью электроники, что делает двигатель мощным и экономичным одновременно. Аккумулятор или рампа в дизельном двигателе говорит об использовании топливной системы Common Rail (общая магистраль).

Насос-форсунка

281 134 191k

281 32 286k

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)

Подпишись на наш канал в Я ндекс.Дзене

Еще больше полезных советов в удобном формате

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.

Система впрыска дизельного топлива насос-форсунка

Устройство и принцип действия

Общие сведения

Требования к современным дизельным двигателям в отношении мощности, топливной экономичности и экологичности становятся все выше. Чтобы удовлетворить эти требования, необходимо обеспечить хорошее смесеобразование. Для этого двигатели должны оснащаться эффективными системами впрыска, которые не только обеспечивали бы мельчайший распыл топлива благодаря высокому давлению впрыска, но также точно регулировали момент впрыска и количество впрыскиваемого топлива. Системой, которая удовлетворяет этим высоким требованиям, является впрыск с использованием насос-форсунок. Еще сам Рудольф Дизель вынашивал идею объединить в одном узле топливный насос и топливную форсунку, что позволило бы отказаться от трубопроводов высокого давления и, тем самым, повысить давление впрыска. Однако в то время не существовало ни технических, ни технологических возможностей реализовать на практике эту идею. Как уже говорит само название, насос-форсунка представляет собой впрыскивающий насос с узлом управления и форсунку в едином узле. 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. На каждый цилиндр двигателя приходится по насос-форсунке. Поэтому отсутствуют топливопроводы высокого давления, которые имеются на двигателе с ТНВД.

Устройство

Дизельные насос-форсунки расположены непосредственно в головке блока. На распределительном валу имеется четыре кулачка для привода насос-форсунок. Посредством коромысел усилие передается на плунжеры насос-форсунок. Кулачок привода насос-форсунки имеет профиль, обеспечивающий резкий подъем коромысла и медленное опускание коромысла. При резком подъёме коромысла плунжер насос-форсунки прижимается книзу с высокой скоростью, и тем самым быстро достигается высокое давление. При медленном опускании коромысла плунжер насос-форсунки движется кверху относительно медленно и равномерно, вследствие чего топливо может поступать в камеру высокого давления без образования воздушных пузырьков. Непосредственно сам впрыск происходит при подаче управляющего напряжения электронным блоком управления на электромагнитный клапан управления дизельной насос-форсункой.

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