Насос-форсунка дизельного двигателя: устройство и принцип работы
Требования, которые предъявляются к современным дизельным моторам в отношении мощности, экономичности и экологичности, становятся все выше. Чтобы эти требования удовлетворить, следует обеспечить хорошее смесеобразование. Для этого моторы оснащаются современными и эффективными системами впрыска топлива. Они способны не только обеспечить мельчайший распыл за счет более высокого давления, но также с высокой точностью регулируют момент впрыска и количество подаваемого в цилиндры горючего. Такая система существует и полностью удовлетворяет всем тем высоким требованиям. Это насос-форсунка дизельного двигателя. Представляет собой отдельный элемент впрыска для каждого цилиндра в двигателе. Деталь управляется электронным блоком.
Идеи Дизеля
О создании узла, в котором бы объединялась форсунка и топливный насос, задумывался сам создатель этих двигателей – Рудольф Дизель.
Это позволило бы уйти от топливных магистралей и трубопроводов высокого давления, тем самым повысив впрысковое давление.
Но во времена Дизеля еще не существовало таких возможностей, которые есть сегодня.
Описание системы
Насос-форсунка дизельного двигателя – это насос для подачи горючего и форсунка, которая объединена в одном узле. Как и в ТНВД с форсунками, впрыск на базе этих элементов может выполнять определенные задачи. Система создает достаточное давление, подает определенную порцию топливной смеси в нужный момент. Для каждой камеры сгорания предназначен отдельный насос. Именно поэтому сейчас можно встретить двигатели, где отсутствуют топливные магистрали высокого давления, что есть на силовых агрегатах с ТНВД.
Исторические факты
Эта система впрыска – не новая разработка. Насос-форсунка дизельного двигателя устанавливалась на автомобили в конце 30-х годов. Впервые конструкция была опробована на дизельных двигателях для железнодорожной, морской, а также грузовой техники. Всю эту технику объединяло одно – небольшая скорость. Особенности этих двигателей — в наличии отдельного насоса на каждый цилиндр и в коротких напорных линиях, которые идут к форсунке.
Приводом для элементов служат толкатели и буферы.
Серийно стали применять такие системы на грузовиках с 1944 года. На легковых авто – с 1988 года. В 1938 году компанией «Детройт-Дизель», которая принадлежала тогда концерну «Дженерал Моторс», был создан первый такой агрегат, в котором и применялась система питания дизельного двигателя с насос-форсунками. Несмотря на то, что устройство было разработано в США, конструкции такого типа разрабатывались также и в СССР.
Первые моторы ЯАЗ-204 оснащались такими форсунками уже в 1947 году. Но производились эти узлы по лицензии «Детройт-Дизель». Этот силовой агрегат, а затем и модифицированный шестицилиндровый двигатель производился до 1992 года.
В 1994 году устройство и работа насос-форсунки дизельного двигателя были замечены инженерами «Вольво». Компания выпускает первое грузовое авто Fh22 с форсунками такого типа. Затем такими же узлами начнут оснащать свои грузовики «Скания» и «Ивеко».
Среди легковых автомобилей впервые эту систему начали использовать на «Фольксвагенах».
Насос-форсунка дизельного двигателя «Фольксваген» появилась в 1998 году. В конце 90-х моторы с такой системой заняли 20 % автомобильного рынка.
Устройство
Итак, рассмотрим, что представляет собой насос-форсунка дизельных двигателей. Устройство ее чрезвычайно просто. В корпусе узла находится непосредственно форсунка, дозирующий узел, а также силовая часть. Благодаря этому силовому приводу насос-форсунка имеет определенные преимущества перед традиционными системами. Так, значительно сокращается время движения горючей жидкости под высоким давлением. Также увеличивается гидравлическая эффективность и уменьшается масса.
Форсунки последнего поколения оснащены насосами, способными выдавать достаточно высокое давление (до 2 500 бар). Они могут мгновенно реагировать на команды ЭБУ, который собирает и анализирует текущую информацию от внешних датчиков. По этим данным и определяется необходимое количество смеси и время впрыска. Это дает возможность получить оптимальные значения по мощности при заданных рабочих режимах.
Кроме этого, узлы помогают экономить дизельное топливо, что позволяет снизить до минимума вредные выбросы в атмосферу и способствуют снижению шума от работающего мотора. Ну и наконец устройство очень компактно и может размещаться в ГБЦ. Туда же можно установить другие детали и узлы.
Форсунка создана таким образом, чтобы обеспечивать наиболее эффективное смесеобразование. Для этого инженеры предусмотрели фазы – это предварительный, основной и дополнительный впрыск. Предварительный дает плавное сгорание в момент основной фазы, когда обеспечивается качественное образование рабочей смеси в разных режимах работы двигателя. Дополнительный необходим для регенерационных процессов в сажевом фильтре.
Принцип действия механической форсунки
Насос-форсунка дизельного двигателя установлена непосредственно в ГБЦ. На распредвале имеется четыре специальных кулачка. Они служат для запуска привода форсунок. При помощи коромысел усилие передается на насос-форсунки посредством плунжеров.
Приводной кулачок имеет специальный профиль, который обеспечивает резкий подъем вверх, а затем медленное опускание коромысла. Когда последнее поднимется, плунжер быстро прижимается вниз. За счет этого создается нужное давление. При медленном опускании коромысла вниз, плунжер идет вверх. Благодаря этому горючее попадает в камеры с высоким давлением без пузырьков воздуха.
Сам процесс впрыска проходит тогда, когда будет подано управляющее напряжение от ЭБУ на электромагнитный клапан.
Фазы впрыска
Разберем подробней принцип работы насос-форсунки дизельного двигателя. Когда под воздействием коромысла плунжер двигается вниз, горючая смесь перетекает по каналам в форсунки. Когда клапан закрывается, поток дизеля отсекается. Давление начинает расти. Когда оно достигнет уровня в 13 мПа, распылительная игла преодолеет усилие пружины. После этого начнется предварительная фаза впрыска.
Как только клапан начнет открываться, предварительная фаза заканчивается, а топливная смесь направляется по питающей магистрали.
Давление начинает падать. В зависимости от режима работы двигателя, может выполняться одна либо две предварительных фазы.
Когда плунжер движется вниз, начинается такт основного впрыска. Клапан вновь закрывается, давление горючего снова растет. При достижении уровня в 30 мПа, распылительная игла преодолеет силу давления и поднимается вверх, тем самым запуская процесс впрыска. Чем выше поднимается давление, тем больше горючего будет сжато. Количество дизеля и воздуха, которое сможет попасть в цилиндр, увеличивается.
Максимальная подача (а она осуществляется при работе мотора в режиме пиковой мощности), выполняется при давлении в 220 мПа. Завершает этап основного впрыска открытие клапана. Давление падает, игла закрывается.
Дополнительная фаза впрыска выполняется, когда плунжер далее двигается вниз. Принцип работы устройства на этом этапе такой же, как и основной впрыск. Чаще алгоритм выполняется в два этапа.
Если рассмотреть устройство насос-форсунки дизельного двигателя ТДИ, то она может оснащаться датчиком, следящим за подъемом иглы.
Положение иглы нужно блоку управления, где топливные насосы также управляются электроникой.
Преимущества
Тогда как в системе «Коммон рейл» применяется аккумуляторный впрыск, насос-форсунка осуществляет подачу топливной смеси под более высоким давлением за счет отсутствия длинных магистралей.
Они часто могут разрушаться в процессе эксплуатации автомобиля. Это слабое звено в классических системах питания. Насос-форсунка позволяет подать в камеру сгорания больше топлива. При этом распыление будет эффективней. Моторы, оснащенные такими узлами, отличаются большей мощностью.
Кроме этого, двигатели с таким впрыском работают менее шумно, чем их аналоги. Но с «Коммон рейл» или ТНВД насос-форсунка все равно будет компактней.
Недостатки
Но существуют и недостатки. Самый серьезный минус – высокая требовательность к качеству горючего. Достаточно малейшего засора, чтобы система прекратила свою работу. Второй минус – это цена.
Ремонтировать этот точный узел вне заводских условий практически невозможно.
Еще одни недостаток – при воздействии большого давления эти узлы частенько разбивают посадочные гнезда в блоке двигателя.
Как обслуживать насос-форсунки?
Как видно, эти узлы очень требовательны к качеству дизеля, а оно в нашей стране и в СНГ далекое от высокого. Чтобы не пришлось часто менять этот дорогостоящий элемент, рекомендуется регулярно менять топливные, воздушные и все прочие фильтры, приобретать оригинальные расходные материалы.
О промывках
Нередко автовладельцы интересуются, как промыть насос-форсунки на дизельном двигателе. Специалисты промывать не рекомендуют – это нехорошо для любой форсунки. Лучше заменить фильтры и заправляться на проверенных заправках.
Промывка на стенде подойдет, если есть некачественное распыление – неустойчивый холостой ход и похожие проблемы. Промывать в УЗ ванне допускается при полном залипании иглы. Если форсунка льет, то здесь уже ничего не поможет. Для промывки можно использовать популярные сейчас средства «ЛАВР» и «ВИНС».
В целом, если форсунка не работает, лучше провести ТО и выполнить замену деталей, которые вышли из строя. Промывка помогает лишь в случае, если узел хоть как-нибудь, но работает.
Заключение
Итак, мы выяснили, что собой представляет насос-форсунка дизельного двигателя и каково ее устройство. Как видите, это неотъемлемый элемент системы питания дизельных ДВС. Он имеет более технологичную конструкцию, однако очень требователен к качеству топлива.
Основные причины выхода из строя топливных насос-форсунок
Основной элемент топливной системы автомобиля – это дизельные насос-форсунки, которые подают и распределяют топливную смесь в камеры сгорания двигателя. Эти устройства установлены непосредственно в блок цилиндров, приводятся в действие коленчатым валом транспорта. Из-за некачественного топлива, несоблюдения условий эксплуатации, несвоевременного обслуживания они выходят из строя, после чего требуется диагностика насос-форсунок с дальнейшим проведением ремонтных работ.
Определение неисправности узла
О том, что насос-форсунки требуют профессионального ремонта, могут свидетельствовать следующие признаки:
- Повысился расход горючего при прежних режимах эксплуатации транспортного средства.
- Выхлоп приобрел темный или светлый оттенок, увеличился уровень дымности.
- Мощность двигателя значительно снизилась.
- Наблюдаются перебои в работе мотора на холостом ходу и при движении автомобиля.
- Двигатель плохо запускается, слышны посторонние шумы и звуки.
Любой из вышеперечисленных пунктов может свидетельствовать о неисправности в работе данного элемента топливной системы. Определить наличие проблемы и эффективно устранить ее в кратчайшие сроки смогут только профессионалы посредством специального оборудования.
Причины неисправности насос-форсунок
Нарушения в работе клапанного узла (около 60% случаев).
Могут присутствовать механические дефекты разного рода. Происходит это из-за частого использования некачественного горючего.
- Проблемы в функционировании распылителя (примерно 30% случаев). Этот пункт не влияет непосредственно на мощность мотора, а усиливает дымность выхлопа, ухудшает экологические показатели. Для устранения проблемы происходит замена распылителя.
- Неисправности в электромагнитной части (5-6% случаев). Насос-форсунка работает неправильно в определенных режимах функционирования двигателя, что может привести к полному прекращению работы двигателя.
- Дефекты пружины, плунжера или корпуса (4-5% случаев). Любая из этих проблем требует замены элемента, что может привести к дополнительным расходам. Но к счастью, происходит это крайне редко.
Все виды ремонта необходимо начинать с проведения диагностики на топливном стенде. На него устанавливают устройство и начинают эксплуатировать, имитируя разные режимы работы автомобиля.
Это позволит установить причину неисправности с точностью 100%, что даст профессионально провести ремонт насос-форсунок в Липецке. Такой подход гарантирует дальнейшее функционирование силового агрегата без поломок на протяжении длительного времени. Своевременно проводите диагностику и ремонт насос-форсунок и обращайтесь только на специализированные СТО.
USDiesel, Inc. — Ассоциация специалистов по дизельному топливу
| СШАдизель, Inc. |
Делиться |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Регулируемый подъем кулачка и цифровой замер. Автоматизированная работа насосов и форсунок с возможностью распечатки и сохранения результатов испытаний. 
USDIESEL является дистрибьютором запасных частей самого известного бренда в мире. 
Инновационное испытательное оборудование | Альянс InjectionPower
InjectionPower с гордостью представляет
Торговая марка инновационного испытательного оборудования для вторичного рынка дизельных систем впрыска
Поделиться
Из Италии всемирная поддержка вторичного рынка дизельных двигателей с впрыском топлива
Разнообразие и сложность оборудования для впрыска дизельного топлива на рынке делает ремонт похожим на лабиринт?
Ваш путь через DETEQ
Поддержка специалистов по впрыску дизельного топлива, чтобы сделать это проще:
Три столпа вашего дизельного сервиса
проверка дизельных форсунок
Какими бы ни были ваши дизельные форсунки
с электромагнитным управлением — Common Rail
с пьезоэлектрическим управлением — Common Rail
с двойным пружинным приводом — механический
Независимо от вашей отрасли
Автомобилестроение
Промышленный
Железная дорога
Морской
Dit31 может проверить их все!
Подробнее
испытания дизельных насосов с электронным управлением.
Если вы хотите протестировать эти насосы
Общий рельс Bosch CP1, CP1H, CP2, CP3, CP4
Бош Х, М, П, Р, ВЭ-ЭДК, ВЭ-ХДК
Бош, ВП44, ВР30
Делфи ДПКН
Делфи ДФП1, ДФП2 общая магистраль
Делфи ДП210, ДП310,
Общая магистраль Denso HP3, HP4, HP0
Денсо ECV-V3, ECV-V4, ECV-V5
Zexel VRZ, Covec-T, Covec-F1/F2
Siemens-VDO-Continental Common Rail
Это не значит, что вам нужно бессчетное количество блоков управления:
Достаточно одного: ERT45R – хороший!
Подробнее
испытания механических дизельных насосов Стенд для испытаний ТНВД для дизельных двигателей по-прежнему является сердцем любой дизельной мастерской, даже несмотря на то, что концепция немного изменилась.