Система впрыска насос-форсунками, устройство и принцип действия насос-форсунки
Главная » Система впрыска » 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.
Устройство насос-форсунки
Конструкция насос-форсунки включает плунжер, клапан управления, запорный поршень, обратный клапан и иглу распылителя.
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 электромагнитный и пьезоэлектрический клапаны. 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.
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.
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
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.
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
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
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.
- Охладитель топлива охлаждает сливаемое топливо для предупреждения попадания в топливный бак слишком горячего топлива.
- Датчик температуры топлива определяет температуру топлива в сливной магистрали и посылает соответствующий сигнал блоку управления двигателю
- Ограничительный клапан поддерживает давление в сливной магистрали на уровне 1 бар. Благодаря этому достигается постоянство давления топлива на игле электромагнитного клапана.
- Байпас Если в топливной системе имеется воздух, к примеру при выработанном топливном баке, ограничительный клапан остается закрытым. Воздух выжимается поступающим топливом из системы
- Головка блока
- Магистрали. Через дроссельное отверстие отводятся пары топлива, которые могут быть в питающей магистрали
- Топливный насос подает топливо из топливного бака через фильтр к насос-форсункам
- Сетка-фильтр улавливает пузырьки воздуха и газа в питающей магистрали. Затем они отводятся через дроссельное отверстие и сливную магистраль
- 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
- Обратный клапан предотвращает слив топлива от топливного насоса в топливный бак при остановке двигателя (давление открытия топлива 0,2 бар)
- Топливный фильтр защищает топливный контур от загрязнения и попадания в него инородных частиц и воды
- 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.
Принцип работы ТНВД в дизельном двигателе
В обычных дизельных двигателях имеется два типа ТНВД: линейный насос и распределительный насос.
Мы обсуждали разницу между двумя типами насосов в предыдущей статье, вы можете получить доступ к этим 3 типам ТНВД в дизельных двигателях.
В этой статье мы подробно обсудим рядный ТНВД.
Как это работает? какие компоненты? мы все это обсудим.
Определение встроенного впрыскивающего насоса
Рядный впрыскивающий насос — это насос высокого давления на дизельном двигателе, который используется для повышения давления дизельного топлива до 18 000 фунтов на квадратный дюйм по отдельности.
То есть каждая форсунка будет обслуживаться плунжерным блоком.
Можно сказать, что в 4-цилиндровом дизельном двигателе 4 форсунки и 4 плунжера.
Основная характеристика рядного ТНВД заключается в конфигурации каждого плунжера. Каждый плунжер расположен на одной линии над насосом распределительного вала.
Отсюда и происходит название встроенный насос. Помимо того, что он называется встроенным насосом, этот тип также известен как индивидуальный насос, потому что, как объяснялось выше, в этом типе используется один плунжер для каждого цилиндра.
Основной компонент встроенного ТНВД
Рядный ТНВД состоит из 5 основных компонентов,
- Насос распределительного вала
- Плунжер
- Топливная бочка
- Подача топлива
- Рейка и шестерня
Насос распределительного вала используется для привода плунжера с целью нагнетания топлива. В то время как топливная бочка — это место для хранения топлива, которое будет прижиматься к форсунке.
Это конфигурация, плунжер расположен над распределительным валом, а топливный бак расположен над плунжером.
Реечный механизм — механизм для регулирования количества топлива в топливной бочке. Этот механизм будет регулировать обороты дизельного двигателя.
Топливопроводы — люк входа топлива, имеется три топливопровода
входная подача, используемая как вход топлива из бака в насос
выходная подача, используемая как выход топлива к форсунке в условиях высокого давления
обратная подача, используемая для слива остатка топлива, не пропрессованного в форсунку
А как это работает?
1. Внешний механизм ТНВД
Как правило, имеется мини-насос, который используется для перекачки топлива из бака в ТНВД. Этот насос работает механически, то есть приводится в движение коленчатым валом двигателя.
Итак, чтобы запустить подачу топлива, нам нужно запустить двигатель.
Когда коленчатый вал вращается, мини-насос подает дизельное топливо из бака в ТНВД через впускной патрубок. Из входной подачи топливо непосредственно заполняет топливную бочку, и она готова к прессованию.
2. Механизм ТНВД
Распределительный вал насоса соединен с коленчатым валом двигателя, так что, когда двигатель прокручивается автоматически, распределительный вал насоса вращается.
Это вращение будет перемещать плунжер, так что плунжер выдавливается вверх, в результате чего топливо, уже находящееся в топливной бочке, выдавливается под высоким давлением и поступает в форсунку.
Когда кулачок заканчивает нажимать на плунжер, плунжер возвращается в нижнее положение. Это снова откроет камеру топливного бака, так что топливо из впускного отверстия будет напрямую заполнять топливный бак.
3. Механизм регулировки оборотов двигателя
Регулировка оборотов двигателя на обычном дизеле осуществляется путем регулировки количества топлива, впрыскиваемого форсункой.
В этом случае управление находится в топливной бочке. Насколько количество топлива в топливной бочке при ее нажатии повлияет на обороты двигателя.
это задача зубчатой рейки. Эти два компонента будут регулировать количество топлива в топливной бочке, регулируя сброс топлива через обратную подачу.
Количество топлива меньше (низкие обороты)
Количество топлива больше (высокие обороты)
Итак, между плунжером имеется топливный тракт от топливной бочки, ведущий к обратке.
Эта траектория сделана с определенным наклоном, так что при повороте плунжера угол влияет на количество топлива, содержащегося в топливной бочке
Для наглядности вы можете увидеть картинку (вид сбоку)
а. при низких оборотах
Количество нагнетаемого топлива меньше, поэтому угол плунжера виден на картинке.
2. при высоких оборотах
Количество нагнетаемого топлива больше, поэтому угол плунжера виден на картинке.
Схема, детали, работа, типы [PDF]
В этой статье вы узнаете Что такое топливный насос высокого давления? Его схема, детали, работа, типы, и Симптомы объяснены рисунками.
Также вы можете скачать PDF-файл в конце этой статьи.
Что такое ТНВД?
Как следует из названия, топливный насос высокого давления — это устройство в автомобиле, которое нагнетает топливо в цилиндры бензинового или дизельного двигателя. ТНВД приводится косвенно от коленчатого вала шестерней, цепью или зубчатым ремнем, который также приводит в действие распределительный вал.
Обычно крепится к распределительному валу так, что они соединены между собой. В четырехтактных двигателях ТНВД вращается со скоростью, равной половине скорости коленчатого вала, чтобы обеспечить правильную синхронизацию процесса впрыска, когда такт сжатия цилиндра вот-вот начнется.
Отличается от топливного насоса, который необходим для подачи топлива из контейнера или топливного бака. Это часть системы, которая перекачивает топливо из бака в блок цилиндров. Затем топливный насос впрыскивает топливо внутрь цилиндра.
Помогает подавать точное топливо, которое поддерживает ритм или время и обеспечивает плавную работу двигателя. Также насос регулирует количество топлива, необходимое для достижения нужной мощности. Он служит как дроссельной заслонкой, так и системой зажигания, необходимой в бензиновых двигателях.
Читайте также: Какова функция топливной форсунки в дизельном двигателе?
Детали ТНВД
Ниже приведены основные детали ТНВД:
- Нагнетательный клапан
- Дистрибьютор Plunger
- Клапан управления давлением
- Сборка губернатора
- Ограничение переполнения
- Дистрибьютор с высоким насосом
- . : Injectionpumps.co.uk
Нагнетательный клапан №1
Нагнетательный клапан используется для подачи топлива к форсункам, установленным над насосом EFI. Нагнетательный клапан регулирует волны давления внутри топливопровода и является обратным клапаном.
Плунжер распределителя #2
С помощью плунжера топливного насоса впрыска топлива можно управлять в зависимости от нагрузки двигателя и использовать для уменьшения дымности выхлопных газов и достижения более тихой работы двигателя. Это также позволяет двигателю быстро набирать обороты при полной нагрузке.
Клапан регулирования давления №3
Клапан регулирования давления используется для поддержания внутреннего давления впрыскивающего насоса в зависимости от скорости подачи насоса. С помощью этого клапана можно установить заданное давление для заданной скорости.
Узел регулятора #4
Узел регулятора состоит из механического регулятора с грузиком и приводится в движение приводным валом. Регулятор, содержащий рычаги управления, пуска и натяжения, может поворачиваться в корпусе механизма.
Он прикреплен к валу регулятора, зафиксирован в корпусе регулятора и может свободно вращаться вокруг него. При вращении грузиков они вращаются наружу за счет центробежной силы, и их радиальное движение преобразуется в осевое движение скользящей втулки.
#5 Ограничитель перелива
Он ввинчивается в крышку регулятора ТНВД и крепится к внутренней части насоса. Это позволяет переменному количеству топлива возвращаться в топливный бак через небольшой проход. Ограничение означает сопротивление потоку, которое помогает поддерживать давление внутри ТНВД.
#6 Распределитель с насосом высокого давления
Важно понимать, что назначение головки распределителя с насосом высокого давления заключается в создании давления впрыска и подаче и распределении топлива в двигатель. При этом плунжер входит в головку распределителя, которая крепится к корпусу насоса.
Головка распределителя состоит из электрозапорного устройства подачи топлива, резьбовых пробок с воздухоотводчиками и нагнетательных клапанов с держателями.
№7 Пластинчатый топливный насос
При использовании клапанного топливного насоса, снабженного клапаном регулирования давления, насос всасывает топливо и создает давление внутри насоса, который приводит в действие двигатель.
#8 Устройство синхронизации
Устройство синхронизации ТНВД определяет, когда он впрыскивает топливо в цилиндр и когда поршень достигает точки ВМТ. Он также регулирует начало подачи (закрытие порта) в зависимости от скорости насоса и нагрузки.
#9 Пластина кулачка
Пластина кулачка прижимается пружиной к кольцу вала. При вращении кольца кулачки кулачка, которые вращаются на роликах кольца, способны преобразовывать вращательное движение приводного вала в возвратно-поступательное движение кулачковой пластины через кулачки.
#10 Электромагнитный запорный клапан
Топливные насосы высокого давления оснащены электромагнитными запорными клапанами, которые служат для прерывания подачи топлива в насос.
Читайте также: Какие типы топливных фильтров используются?
Работа топливного насоса высокого давления
Это основной компонент системы впрыска топлива, выполняющий различные функции для обеспечения бесперебойной работы автомобиля. Основная функция ТНВД заключается в извлечении топлива из топливного бака и подаче его ко всем форсункам под высоким давлением.
Схематическая диаграмма ТНВДВ электронной системе впрыска топлива у ТНВД есть только одна функция — создание давления в топливопроводе. В встроенном насосе топливных форсунок он помогает измерять или измерять количество топлива, подаваемого на форсунки.
Еще одна важная функция топливного насоса высокого давления — подача топлива ко всем форсункам в точное время для сгорания. При встроенном впрыске топлива отдельные плунжеры и топливные цилиндры используются для каждого цилиндра двигателя для подачи топлива ко всем форсункам. Но в распределительном насосе ротор обеспечивает распределение топлива по всем цилиндрам.
Это связано с тем, что топливные форсунки непосредственно подвергаются процессу сгорания. Таким образом, топливные форсунки подвергаются более высокой температуре во время сгорания. ТНВД помогает охлаждать топливные форсунки, нагнетая низкотемпературное топливо в форсунки.
Читайте также: Различные типы систем охлаждения и их работа
Типы ТНВД
Ниже приведены основные типы ТНВД:
- ТНВД одиночный рядный
- ТНВД распределительный топливный насос высокого давления
#1 Индивидуальный встроенный топливный насос высокого давления
Изображение: Wikiipedia.orgЭто отдельный рядный насос высокого давления, в котором плунжерный механизм выполняет функции каждой форсунки. Другими словами, количество плунжеров равно количеству форсунок. Все эти плунжеры установлены вместе в линейном положении в насосном агрегате, отсюда и название.
Рядный ТНВД состоит из распределительного вала, плунжера и топливного бака. Распределительный вал имеет количество кулачков по количеству плунжеров. Плунжер работает, чтобы увеличить давление топлива. Топливная бочка — это небольшое пространство, в котором размещается топливо для подачи к форсункам.
При вращении коленчатого вала вращается и насос распределительного вала, в результате чего вращение распределительного вала вызывает попеременное прижатие кулачка к плунжеру. Как только поршень нажимается, давление топлива увеличивается, вызывая распыление топлива из форсунок.
Распределительный топливный насос №2
Изображение: IndiaMart.comОн небольшого размера и используется в качестве решения для автомобилей с ограниченным пространством. Основной частью насоса-распределителя является его система впрыска. В рядном типе один плунжер используется для одной форсунки, а в распределительном типе один плунжер используется для всех форсунок.
В этом типе плунжер будет поочередно сжимать все топливо в каждой топливной бочке. Топливную бочку можно найти где-то вокруг вала насоса. Вращение вала насоса заставляет плунжер попеременно выдавливать топливо в ствол при изменении угла опережения зажигания.
Несмотря на небольшую конструкцию раздаточного насоса, он не имеет высокого давления топлива. Из-за этого его редко применяют для дизельных двигателей большой мощности.
#3 Насос непрерывного впрыска топлива
Изображение: 1. bp.blogspot.comНасос непрерывного действия представляет собой современный тип, используемый в качестве впрыскивающего насоса, который применяется в общей системе прямого впрыска. По размеру этот насос является самым маленьким из двух других типов ТНВД. Из-за этого у него есть только одна функция.
Его основная функция заключается в постоянном повышении давления топлива до диапазона высокого давления от 30 000 до 40 000 фунтов на квадратный дюйм. В дополнение к увеличению давления топлива два вышеупомянутых типа регулируют время и количество впрыскиваемого топлива. Таким образом, форма должна быть довольно простой.
Этот насос работает как водяной насос, потому что у него есть турбина, хотя в некоторых типах также используются мембраны. Насос будет нагнетать топливо и поддерживать давление топлива в применимом диапазоне.
Читайте также: Каковы симптомы автомобильного термостата и как его заменить?
Симптомы насоса впрыскивания топлива
Некоторые из симптомов неисправного насоса впрыскивания топлива являются следующими:
- Двигатели
- СКОРОНА
- Отсутствие электроэнергии
- . 1 Engine Splutters
Неправильный впрыск топлива, вызванный неисправностью топливного насоса высокого давления, является одной из причин шума двигателя. Этот тип шума наблюдается при ускорении автомобиля или при высоких оборотах двигателя.
#2 Воющий шум
Этот тип шума вы также можете услышать от топливного насоса в месте расположения топливного бака. Воющий шум может возникать из-за неисправного топливного насоса высокого давления или из-за недостаточного количества топлива в баке, что затрудняет всасывание топлива насосом.
#3 Отсутствие мощности
В некоторых случаях топливный насос не может обеспечить достаточное количество топлива для сгорания, когда автомобиль перегружен. Следовательно, двигатель не может обеспечить достаточную мощность для перемещения груза.
#4 Трудный запуск
Двигатель иногда трудно запустить, потому что топливный насос не нагнетает давление в топливопроводе. В большинстве случаев двигатель запускается заново, а затем снова глохнет.