Что такое автомобиль с насос форсунками

Устройство и принцип работы топливной системы с насос-форсунками

Насос-форсунки предназначены преимущественно для использования в системах впрыска дизельных двигателях. Они представляют собой одновременно и насос, и распылитель топлива. Их применение позволяет добиться снижения расхода, повышения мощности автомобиля, уменьшения количества вредных выбросов в отработавших газах и снижения уровня шума двигателя. О том, как работают насос-форсунки, вы узнаете из статьи.

Устройство насос-форсунок

Насос форсунки дизельных двигателей устанавливаются индивидуально для каждого цилиндра. Они крепятся в головке блока цилиндров, при этом очень важно выполнить правильный монтаж.

Привод насос-форсунки осуществляется от распредвала двигателя. Состоит насос форсунка из следующих элементов:

• Винт с шаровой головкой.
• Плунжер, оснащенный пружиной – создаёт рабочее давление внутри форсунки. Он приводится в движение кулачковым механизмом распредвала и возвращается в исходную позицию под воздействием пружины.
• Приводной кулачок.
• Коромысло.
• Уплотнители – обеспечивают герметичность форсунки.
• Камера высокого давления.
• Игла – выполняет впрыск топлива.
• Клапан – может быть электромагнитным и пьезоэлектрическим. С его помощью осуществляется управление процессом впрыска. Пьезоэлектрический клапан является более современным.
• Магистраль впуска – подает топливо в форсунку.
• Сливная магистраль.
• Обратный клапан и запорный поршень – поддерживают давление топлива на заданном уровне.

Пьезоэлектрический клапан срабатывает намного быстрее электромагнитного, при этом его работа контролируется лишь изменением подаваемого на него напряжения. Конструктивно он состоит из пьезопривода, расположенного в корпусе, оснащенном штекерным разъемом, а также рычажного мультипликатора и иглы распылителя.

Принцип работы насос-форсунки

Формирование и распределение топливовоздушной смеси в системе насос-форсунки происходит в три этапа:

1. Предварительный впрыск – осуществляется для обеспечения плавного сгорания топливовоздушной смеси на основном этапе работы двигателя.
2. Основной впрыск – выполняет образование топливовоздушной смеси в оптимальном для текущего режима соотношении.
3. Дополнительный впрыск – предназначен для очистки системы от остатков сажи в фильтре (регенерации).

Насос форсунка и ее положение в головке блока цилиндров

Сам процесс работы насос-форсунок заключается в следующем:

Кулачковый механизм, расположенный на распредвале, воздействует на плунжер, перемещая его в нижнюю позицию. Это обеспечивает перетекание горючего по каналам топливной форсунки. Когда клапан закрывается, топливо перестает поступать в камеру и давление начинает повышаться до уровня 13 МПа. При достижении критического показателя игла форсунки преодолевает давление пружины и начинает перемещаться в верхнее положение, что и обеспечивает впрыск топлива.

В отличие от других систем двигатели с насос-форсунками не имеют общего ТНВД (топливного насоса высокого давления). Каждый инжектор сам по себе представляет небольшой ТНВД.

Далее, работа форсунки зависит от вида впрыска. При предварительном впрыске топливо поступает в магистраль впуска, и давление падает. В некоторых случаях этот режим может повториться. Во время основного впрыска топлива плунжер продолжает движение вниз, и клапан закрывается. Давление топлива повышается до 30 МПа и лишь по достижению этого уровня игла начинает подниматься, выполняя впрыск и образуя топливовоздушную смесь.

Регулировка количества топлива происходит в зависимости от уровня давления, максимум которого составляет 220 МПа. Завершение основного впрыска происходит открытием клапана, в результате чего уровень сжатия падает, и игла распылителя опускается в исходное положение. Дальнейшее движение плунжера вниз провоцирует дополнительный впрыск топлива (как правило, их два). При этом работа форсунки аналогична основному этапу.

Достоинства и недостатки систем с насос-форсунками

Положительными сторонами применения насос-форсунок являются следующие качества:

• Возможность впрыска топлива под высоким давлением. Это обеспечивает эффективный распыл горючего, а следовательно, и его полное сгорание. Таким образом, дизельные двигатели, оснащенные насос-форсунками, получаются довольно мощными и отличаются экономным расходом топлива.
• Системы впрыска с насос-форсунками работают с меньшим уровнем шума.
• Высокая устойчивость к остановке двигателя в случае наличия поломок форсунок.
• Более эффективный распыл обеспечивает низкий уровень сажи в выхлопах, а потому такие системы можно назвать более экологичными.
• Отсутствие чувствительности к температуре окружающей среды и погодным условиям эксплуатации двигателя.

В числе недостатков можно отметить:

• Сложное устройство форсунки и следовательно ее высокую стоимость. Также они практически не подлежат ремонту и в случае неисправности требуют полной замены.
• Так же, как и для системы Common Rail, для корректной работы насос-форсунок требуется применение качественного топлива с минимальным количеством примесей и присадок.

Частой неисправностью форсунок является их загрязнение. Определить последнее можно по следующим симптомам:

• Резкое повышение расхода топлива.
• Существенное падение мощности двигателя автомобиля.
• Ощутимые сложности при запуске мотора.

Несмотря на то что системы с насос-форсунками постепенно вытесняются двигателями Common Rail, они имеют несомненные преимущества, которые и обеспечивают их сферу применения в современном автомобилестроении.

Насос-форсунка

Калькулятор расчета производительности форсунки

Калькулятор расчета производительности форсунки онлайн

Читайте также: Волговские форсунки в двигатель ваз

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.

Читайте также: Чем отличаются газовые форсунки 2ом от 3ом

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.

Подпишись на наш канал в Я ндекс.Дзене

Еще больше полезных советов в удобном формате

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Насос-форсунка

Насос-форсунка, это интегрированная система непосредственного впрыска топлива для дизельных двигателей. Насос-форсунка представляет собой топливный насос, объединенный с форсункой. В качестве насоса здесь используется одноплунжерный насос, как правило приводящийся в действие от распредвала. Вот о том, что представляет собой насос-форсунка, мы и поговорим в этой статье.

Система насос форсунка для легковых автомобилей

Система насос-форсунок (UIS) создана для удовлетворения требований, предъявляе­мых к современным дизельным двигателям с непосредственным впрыском топлива, об­ладающим высокой удельной мощностью. Система характеризуется компактностью конструкции, высоким давлением впрыска на выходе из форсунки (до 2200 бар) и на­личием гидромеханического устройства для предварительного впрыска, осуществляе­мого по программе на всем рабочем диа­пазоне, что позволяет значительно снизить шум при сгорании топлива.

Эта система впрыска содержит несколько подсистем (по числу цилиндров двигателя), каж­дая из которых содержит насос высокого давле­ния, форсунку и электромагнитный клапан (см. рис. «Конструкция насос-форсунки для легкового автомобиля» ). Насос-форсунка каждого цилиндра рас­полагается в головке блока цилиндров между клапанами, и носик распылителя входит непо­средственно в камеру сгорания двигателя. Насос-форсунка приводится в действие коро­мыслами, которые, в свою очередь, приводятся от верхнего распределительного вала, оборудо­ванного дополнительными кулачками. Компакт­ная конструкция при малом объеме отличается высокой гидравлической эффективностью.

Система впрыска заполняется топливом во время хода всасывания плунжера, пока электромагнитный клапан обесточен и, таким об­разом, открыт.

Период впрыска топлива начинается, когда наступает момент закрытия электромагнитного клапана (при поступлении на него электрического тока) — это происходит во время хода подачи плун­жера насос-форсунки. Предварительный впрыск топлива начинается, когда давление в системе высокого давления достигает уровня открытия распылителя (приблизительно 180 бар), а заканчи­вается, когда механический клапан (перепускной плунжер) открывается и резко снижает давление в камере высокого давления, обеспечивая за­крытие форсунки. Ход и диаметр этого клапана определяют продолжительность так называемого интервала впрыска (между окончанием предвари­тельного впрыска топлива и началом основного). Перемещение поршня перепускного плунжера также воздействует на пружину распылителя, за счет чего быстро отсекается подача топлива в конце предварительного впрыска. Демпфер, расположенный между иглой и пружиной распы­лителя, позволяет гасить большие пульсации то­плива при его подаче. Период времени, когда игла оставляет форсунку открытой, оказывается во время предварительного впрыска очень коротким.

Основной впрыск начинается при дальней­шем движении плунжера насос-форсунки — при достижении определенного давления, обеспечивающего открытие форсунки. Од­нако, дополнительное предварительное натя­жение пружины распылителя под действием открытого перепускного плунжера означает, что теперь это давление (приблизительно 300 бар) значительно выше, чем в начале предва­рительного впрыска. Впрыск топлива заканчи­вается, когда электромагнитный клапан обе­сточивается и, следовательно, открывается.

Применение электронного управления по­зволяет делать выборку из целого ряда хра­нящихся в памяти ECU запрограммированных значений начала впрыска и количества впры­скиваемого топлива. Эта особенность системы, вместе с высокими давлениями впрыска, дает возможность получить очень высокую удель­ную мощность двигателя при низких значениях содержания токсичных веществ в отработавших газах и исключительно низком расходе топлива.

Создание в дальнейшем еще более ком­пактной системы с насос-форсунка по­зволит использовать ее на двигателях с четырьмя клапанами на цилиндр, что даст возможность еще в большей степени сни­зить эмиссию токсичных веществ с отрабо­тавшими газами.

Насос-форсунка для коммерческих автомобилей

Насос-форсунка, управляемая электронным блоком, представляет собой одноцилиндро­вый модуль впрыска топлива с встроенным насосом высокого давления и распылителем. Насос-форсунка устанавливается непосред­ственно в головке блока цилиндров дизельного двигателя. Кулачок на распределитель­ном валу приводит в действие индивидуальную для каждого цилиндра насос-форсунку непо­средственно через коромысло или посред­ством штанги толкателя и коромысла.

Быстродействующий электромагнитный клапан, в соответствии с параметрами, опреде­ляемыми в программной карте двигателя, обе­спечивает точную регулировку времени начала впрыска топлива и скорости потока (рис. «Насос-форсунка для коммерческих автомобилей» ). Значения этих переменных могут быть выбраны из хранящихся в памяти ЭБУ запрограммиро­ванных значений. В обесточенном состоянии электромагнитный клапан открыт. В отклю­ченном состоянии электромагнитный клапан обеспечивает неограниченный проход потока топлива от насоса к линии низкого давления си­стемы. Электромагнитный клапан включается во время хода подачи плунжера насос-форсунки, перекрывая перепускной клапан, герметизируя, таким образом, линию высокого давления. Как только превышается давление открытия распы­лителя, топливо подается к форсунке.

Читайте также: Чем проверить подсос воздуха форсунок

Впрыск топлива заканчивается, когда электромагнитный клапан открывается. Таким образом, момент закрытия клапана определяет начало впрыска, а момент откры­тия — количество впрыскиваемого топлива.

Компактная конструкция устройства озна­чает, что объем камеры высокого давления очень мал, а гидравлическая жесткость очень велика. Это облегчает достижение высоких давлений впрыска. В зависимости от типа на­соса, пиковое давление при полной нагрузке составляет от 1800 до 2200 бар.

Сочетание таких высоких значений дав­ления впрыска и электронного управления процессом впрыска позволяет значительно снизить содержание токсичных веществ в отработавших газах с одновременным сохра­нением низкого расхода топлива. Система насос-форсунка удовлетворяет как суще­ствующим, так и будущим нормам по пре­дельной токсичности отработавших газов.

Предварительный впрыск топлива (двой­ная активация электромагнитного клапана) в нижней части диапазонов частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя по­зволяет значительно снизить уровень шума в процессе сгорания топлива и улучшить пуск холодного двигателя.

Кроме того, система позволяет отсекать подачу топлива в отдельные цилиндры дви­гателя, например, когда двигатель работает в режиме неполной нагрузки.

Система индивидуальных ТНВД для коммерческих автомобилей

Система индивидуальных ТНВД (UPS), пред­ставляющая собой систему управляемых по времени модульных одноцилиндровых насосов высокого давления, тесно связана с системой насос-форсунка. Она применяется только на двигателях коммерческих автомобилей. По­дача топлива в каждый цилиндр двигателя осуществляется отдельным модулем, включа­ющим следующие компоненты (см. рис. «Индивидуальный ТНВД» и «Индивидуальный ТНВД с электромагнитным клапаном» ):

• Одноцилиндровый насос высокого давле­ния со встроенным быстродействующим электромагнитным клапаном;
• Короткая линия высокого давления;
• Корпус форсунки в сборе.

Индивидуальный для каждого цилиндра ТНВД устанавливается непосредственно в блок цилиндров дизельного двигателя, где он приводится в движение от распределитель­ного вала через роликовый толкатель.

Метод приведения в действие индивиду­ального ТНВД при помощи электромагнитного клапана такой же, как для насос-форсунки. В открытом состоянии электромагнитный кла­пан позволяет плунжеру насоса заполнять рабочую полость во время такта впуска и впры­скивать топливо в заданное время. Область высокого давления герметизируется только во время такта подачи, когда электромагнит срабатывает на закрытие клапана. Впрыск то­плива начинается в тот момент, когда давле­ние перед форсункой станет выше давления начала подъема иглы.

Система индивидуальных ТНВД позволяет достигать давлений впрыска величиной 2100 бар. Такие высокие давления впрыска топлива согласуются с электронным управлением с об­ратной связью, которое основывается на данных, записанных в памяти ЭБУ, для значительного со­кращения расхода топлива и токсичности.

Электронный блок управления (ЭБУ) насос-форсункой

Управление электромагнитными клапа­нами насос-форсунок и индивидуальных ТНВД осуществляется электронным блоком управления (ЭБУ). ЭБУ анализирует все со­ответствующие параметры состояния, от­носящиеся как к самому двигателю, так и к окружающей среде, и определяет момент на­чала впрыска и количество впрыскиваемого топлива для всех условий работы двигателя, что обеспечивает снижение токсичности от­работавших газов и экономичную работу двигателя. С целью компенсации разброса значений параметров всей системы начало впрыска топлива также определяется по сиг­налу BIP (начало периода впрыска). Это озна­чает, что начало впрыска синхронизировано с положением поршня цилиндра двигателя по сигналам инкрементного датчика угла по­ворота коленчатого вала.

В дополнение к основным функциям управления впрыском топлива электронный блок управления выполняет ряд дополни­тельных функций, имеющих целью повы­шение плавности работы двигателя. К этим функциям можно отнести демпфирование пульсаций, регулирование оборотов холо­стого хода и адаптивное выравнивание ра­боты цилиндров В целях соблюдения строгих требований к безопасности блок управления автоматически корректирует и компенсирует любые отклонения параметров компонентов системы впрыска от номинальных значений и при необходимости выполняет диагностику системы впрыска топлива и двигателя. Шина CAN (локальная сеть контролеров) может ис­пользоваться для сети связи системы с дру­гими компонентами автомобиля, например, ABS (антиблокировочной тормозной систе­мой), TCS (системой регулирования тягового усилия) и электронной системой управления автоматической трансмиссией.

Пьезоэлектрическая форсунка

В некоторых системах впрыска топлива по­следнего поколения форсунка приводится в действие не электромагнитным клапаном, а пьезоэлектрическим исполнительным устройством. По сравнению с форсункой с электромагнитным клапан пьезоэлектриче­ская форсунка отличается более высоким быстродействием, т.е. игла распылителя бы­стрее реагирует на активацию клапана. Это имеет большое значение в случае коротких периодов впрыска топлива, имеющих место в системах впрыска топлива высокого дав­ления (см. также «Система впрыска топлива Common Rail»).

• Свежие записи
  • Сколько стоит поменять масло
  • Какой автомобиль лучше – карбюраторный или инжекторный?
  • Плавающие двухсекционные дисковые тормоза — в чем смысл?
  • Искусственный Интеллект в автомобиле
  • Как защитить машину от коррозии?
  • Рулевая рейка
  • Стартер
  • Тонировка
  • Тюнинг
  • Форсунки

  
  

  источники:

  https://estetika-studia.ru/chto-takoe-avtomobil-s-nasos-forsunkami