Принцип работы насос форсунки: Топливная система с насос-форсунками: устройство и принцип работы

Принцип действия насос-форсунки

Работу насос форсунки можно разделить на 4 хода плунжера:

• ход впуска
• предварительный ход
• ход нагнетания и впрыска топлива
• окончание процесса впрыска

Рис. Принцип действия насос-форсунки:
а – ход наполнения; b – предварительный ход; c – ход нагнетания и процесс впрыска топлива; d – окончание процесса впрыска; 1 – кулачок приводного вала; 2 – плунжер; 3 – возвратная пружина; 4 – полость высокого давления; 5 – клапан соленоида; 6 – полость соленоидного клапана; 7 – впускной канал; 8 – выпускной канал; 9 – обмотка соленоида; 10 – седло клапана; 11 – игла форсунки; Is – сила тока в – ток в обмотке электромагнита; hм – ход электромагнитного клапана; pe – давление впрыска; hN – ход иглы форсунки

Ход наполнения

При движения плунжера вверх, под воздействием возвратной пружины, топливо при постоянном давлении поступает по каналу 7 от подкачивающего насоса в полость соленоидного клапана 6, который открыт, так как на него не подается напряжение. По каналам топливо попадает в полость высокого давления 4.

Предварительный ход

Кулачок приводного вала поворачиваясь, начинает оказывать давление на плунжер 2, который движется вниз. Соленоидный клапан открыт и топливо, под давлением движущегося вниз плунжера 2, вытесняется через выпускной канал 8 в систему низкого давления.

Ход нагнетания и процесс впрыска топлива

От блока управления на катушку 9 соленоидного клапана подается напряжение и якорь соленоидного клапана под воздействием созданного электромагнитного поля закрывает клапан, преодолевая при этом сопротивление пружины клапана. Сила магнитного потока при этом должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить достаточное уплотнение между плоскостями 10 и 11. Чем ближе якорь расположен к ярму, тем больше сила прижатия клапана к седлу, что позволяет снизить ток управления соленоидным клапаном, уменьшая расход электроэнергии, и сохранить при этом закрытое положение клапана. Сообщение между полостями высокого и низкого давления при этом перекрывается. Закрытие соленоидного клапана приводит к изменению тока катушки 9, что определяется блоком управления, как начало подачи топлива.

Давление топлива в полости высокого давления при движении плунжера возрастает. Одновременно возрастает давление и в полости распылителя форсунки. При достижении давления начала подъема иглы распылителя около 300 кгс/см2 игла распылителя слегка приподнимается и начинается впрыск топлива в камеру сгорания (фактическое начало впрыска или начало подачи). Давление впрыска постоянно увеличивается по мере хода плунжера насоса.

Окончание процесса впрыска

При прекращении подачи тока на обмотку соленоида клапан приоткрывается и сообщение между полостями высокого и низкого давления снова восстанавливается. В момент переходной фазы между ходом нагнетания и окончанием процесса впрыска достигается наибольшее давление нагнетания. В зависимости от типа насоса форсунки оно составляет 1800…2050 кгс/см2. После полного открытия электромагнитного клапана давление резко падает, игла форсунки при этом закрывает отверстие распылителя, усилием пружины клапан устанавливается в исходное положение и процесс впрыска заканчивается.

Posted in ФорсункиTagged Насос, Форсунки автомобильные

Насос-форсунка: устройство и принцип работы — Autodromo

Насос-форсунки – система впрыска, предназначена для подачи топливной смеси в дизельных двигателях. Использование подобной системы дает возможность увеличить мощность мотора, уменьшить топливные расходы и токсичность, уровень шума.

В системе впрыска данного типа за подачу топлива и его распределение отвечает единое центральное устройство – насос-форсунка. При этом каждой цилиндр оснащен своей собственной форсункой.

Система приводится в действие от распредвала, оснащенного специальными кулачками, которые через коромысло воздействуют на насос-форсунку, обеспечивая ее работу.

Содержание

Как устроена система насос-форсунки

В состав системы насос-форсунка входят такие элементы, как: плунжер, поршень запорный, управляющий и обратный клапаны, игла распылителя.

Плунжер предназначен для создания рабочего давления внутри форсунки. При этом движение плунжера поступательного характера обеспечивается кулачками распредвала, а возвратное движение – пружиной.

Основной функцией управляющего клапана является впрыск топлива, а точнее управление впрыском. В подобных системах может применяться два вида клапанов – электромагнитные и пьезоэлектрические.

Клапан на основе пьезоэлемента является более совершенным за счет высокого быстродействия. Главным элементом конструкции управляющего клапана является его игла.

Пружина распылителя необходима для обеспечения надежной посадки иглы распылителя в седле. Пружинное усилие дополняется усилием давления топлива, и осуществляется это все при помощи запорного поршня, установленного с одной стороны от пружины и обратного клапана, расположенного с противоположной стороны от пружины.

Игла распылителя обеспечивает непосредственный впрыск дизельного топлива в камеру сгорания двигателя.

Управляются насос-форсунки посредством блока управления двигателем, который на основании данных, получаемых с датчиков, управляет работой клапана насос-форсунки.

Как работает система насос-форсунки

Эффективное получение и распределение ТВС в системе насос-форсунки происходит в три этапа – предварительного, основного и дополнительного впрыска топлива.

Предварительный впрыск

Этап предварительного впрыска предназначен для обеспечения плавного сгорания ТВС на этапе основного впрыска. Этап основного впрыска в свою очередь обеспечивает бесперебойную подачу  топливной смеси на всех рабочих режимах ДВС. 

Итак, на предварительном этапе подачи топлива насос-форсунка работает по следующей схеме. Кулачек распредвала передает механическое усилие на коромысло, которое опускает плунжер вниз.

Топливная смесь начинает подаваться по каналам, расположенным в корпусе форсунок. Далее происходит закрытие клапана с временным прекращением подачи топлива. При этом создается высокое давление ТС, достигающее 13 МПа.

При таком уровне давления игла, преодолевая усилие, которое оказывает на нее пружина, осуществляет предварительный впрыск горючей смеси.

Завершением этапа предварительной подачи топлива служит открытие входного клапана. Топливо попадает в магистраль, одновременно снижается его рабочее давление. На данном этапе может быть произведен один или два впрыска ТС в зависимости от режима работы дизеля.

Основной впрыск

Начало этапа основного впрыска сопровождается последующим опусканием плунжера. После закрытия клапана давление ТС продолжает нарастать и достигает 30 МПа. При таком давлении происходит поднятие иглы и основная подача топлива.

Высокое давление обеспечивает значительное сжатие топлива, вследствие чего в камеру сгорания поступает его большее количество. Самый большой объем горючей смеси подается при максимально возможном давлении в 220 МПа, чем достигается максимальная мощность двигателя.

Завершение этапа основного впрыска происходит аналогично предыдущему этапу после открытия входного клапана. Это сопровождается снижением давления топлива и опусканием распылительной иглы.

Дополнительный впрыск

Завершающим этапом является дополнительный впрыск, который используется для очистки сажевого фильтра от копоти, сажи и загрязнений. Дополнительная подача топлива осуществляется при опускании плунжера по схеме, аналогичной основному впрыску. На данном этапе, как правило, проводится два впрыска дизельного топлива.

Рядный ТНВД (дизель)

Рядный ТНВД (дизель)

Рядные ТНВД Bosch были впервые представлены в 1927 году. С момента своего появления они поддерживали работу бесчисленного количества дизельных двигателей. Рядные насосы по-прежнему широко используются в большом количестве дизельных двигателей, в основном из-за их долговечности и простоты обслуживания.

Требования:

Топливный насос предназначен для подачи топлива в двигатель под определенным давлением. Насос создает давление и подает топливо в нужном количестве в нужное время. Топливо под давлением подается к форсунке по линии высокого давления. Форсунка впрыскивает топливо внутрь камеры сгорания. Существуют различные требования, которым должны соответствовать линейные насосы, такие как:

• Время и продолжительность впрыска топлива


• Общий объем впрыскиваемого топлива


• Количество создаваемого давления

КОНСТРУКЦИЯ:

Рядная система впрыска топлива состоит из следующих компонентов:

• Топливный бак


• Питающий насос для подачи топлива из топливного бака в насос высокого давления через фильтр


• Линейный насос высокого давления для нагнетания топлива


• Форсунки для впрыска топлива внутрь камеры сгорания


• Регулятор для изменения количества топлива на разных скоростях (обычно регулятор RSV)

Рядные насосы могут иметь комплект от 2 до 12 цилиндров. Применяется в различных коммерческих автомобилях, сельскохозяйственной и строительной технике. Максимальное давление впрыска может варьироваться от 400 бар до 1350 бар в зависимости от конструкции насоса.

Конструкция рядного насоса:

Это алюминиевый корпус с внутренним распределительным валом. Распределительный вал приводится в действие через синхронизирующее устройство или непосредственно от двигателя. Распредвал рядного насоса вращается с той же скоростью, что и распредвал двигателя (т.е. скорость распредвала вдвое меньше скорости коленвала).

Роликовые толкатели располагаются над выступами кулачка. Количество роликовых толкателей равно количеству цилиндров. Над каждым роликовым толкателем расположены возвратные пружины плунжера, помогающие плунжерам возвращаться в нижнюю мертвую точку (НМТ) после каждого хода. Плунжер направляется внутрь ствола, где топливо находится под давлением. Плунжер имеет вертикальную канавку и спиральную канавку, которые помогают изменять количество топлива.

Плунжер и цилиндр вместе называются плунжерно-цилиндрическим узлом.

Нагнетательные клапаны установлены между узлом цилиндра и плунжера и держателем нагнетательного клапана. В случае такта нагнетания конус нагнетательного клапана приподнимается над седлом клапана благодаря высокому давлению, создаваемому в цилиндре. Конус нагнетательного клапана прижимается к пружине, предусмотренной в держателе нагнетательного клапана. Топливо выходит через держатель к форсунке по топливопроводу.

РАБОЧАЯ:

Схема топливной системы состоит из питательного насоса, который всасывает топливо из топливного бака, а затем подает его к рядному насосу высокого давления при низком давлении. Распределительный вал снабжен отдельным кулачком, который приводит в движение подающий насос. Затем дизельное топливо направляется на фильтр для удаления нежелательных примесей, таких как пыль, частицы коррозии, вода и т. д.

Топливо поступает в топливную магистраль, предусмотренную в рядном насосе. Топливная магистраль напрямую связана с впускными отверстиями для топлива в цилиндрах всех цилиндров.

Plunger stroke phases:

The position of the plunger results in various functions:

Intake Phase

Preliminary Phase

Фаза доставки

1. INTAK стволы открыты и топливо поступает в ствол. Эта фаза называется фазой всасывания.


2. Предварительная фаза: Когда плунжер начинает движение к верхней мертвой точке (ВМТ), он закрывает впускное отверстие для топлива, и это называется предварительной фазой. Теперь топливо находится внутри ствола.


3. Фаза доставки:  Когда плунжер продолжает двигаться дальше к ВМТ, захваченное топливо сжимается. Это увеличивает давление внутри узла ствола и плунжера, и конус нагнетательного клапана поднимается со своего седла, позволяя топливу под давлением выходить через держатель нагнетательного клапана.

Изменение подачи топлива:

Количество топлива может варьироваться в зависимости от положения вертикальных и винтовых канавок. Положение этих канавок можно варьировать с помощью рейки управления и узла управляющей втулки.

Втулка управления находится в зацеплении со стойкой управления. Поступательное движение рейки управления преобразуется управляющей втулкой во вращательное движение. Плунжер сидит в канавке втулки, поэтому плунжер вращается вместе с втулкой.

нулевая доставка

Low Speed ​​Доставка

LOW SPEED. 0089

Высокоскоростная доставка

• ноль. . В этом положении напорная камера в стволе напрямую связана с топливной галереей на всем протяжении хода от НМТ до ВМТ. Таким образом, топливо в стволе уходит обратно в топливную галерею без доставки.


• Частичная подача:  Частичная подача топлива может быть достигнута путем изменения положения винтовой канавки на одной линии с впускным отверстием для топлива. Различные количества могут быть достигнуты в различных положениях винтовой канавки.


• Максимальная подача: Максимальная подача топлива может быть достигнута, если ни вертикальная, ни винтовая канавка не находятся на одной линии с впускным отверстием для топлива.

РЕГУЛЯТОР:

Главным приоритетом топливного насоса высокого давления является подача топлива в двигатель в нужное время при любых условиях эксплуатации и при всех рабочих нагрузках. Регулятор должен постоянно менять положение стойки управления, так как условия постоянно меняются. Некоторые из функций губернатора:

• Для точного дозирования топлива при различных нагрузках двигателя


• Для подачи топлива к форсункам в нужный момент


• Для подачи топлива на определенный период времени

Регулятор Требования:

Основной функцией регулятора является предотвращение превышения максимальной скорости вращения двигателя. Дизельные двигатели могут перегружаться из-за избыточного количества воздуха, и можно использовать регулятор для прекращения подачи топлива до тех пор, пока скорость двигателя не упадет ниже максимальной скорости вращения.

Регулятор скорости (RSV):

Регулятор RSV используется для управления количеством топлива на различных скоростях от скорости холостого хода до максимальной скорости. К одному концу распределительного вала прикреплен грузик. Он также имеет пружину регулятора, шарнирно соединенную с натяжным рычагом, который действует против силы маховиков. Когда скорость двигателя изменяется, соответственно изменяется и натяжение пружины регулятора, так что поворот натяжного рычага поддерживается в равновесии с противодействующими силами грузиков.

Изменение угла рычага управления передается на стойку управления через шарниры и направляющие рычаги. Это помогает в изменении количества топлива. Различные скорости могут быть достигнуты путем изменения движения рейки управления:

• Пуск: Рейка управления удерживается в исходном положении с помощью стартовой пружины, один конец которой зацеплен за рейку, а другой конец зацепился за верхний конец рычага опоры. Это устанавливает топливный насос высокого давления на начальное количество.


• Скорость холостого хода:  Для достижения скорости холостого хода рычаг управления отпускается и упирается в стопорный винт низких оборотов холостого хода. В этом случае пружина регулятора не натянута и находится в вертикальном положении. Сила, действующая на грузики, буквально отсутствует, поэтому грузики начинают открываться с малой скоростью. Подвижный болт вынужден двигаться наружу в правильном направлении, в результате чего направляющий рычаг также смещается вправо. Рычаг поворачивает рычаг шарнира, чтобы двигаться вправо, и это тянет рейку управления к упору холостого хода. Рычаг натяжения входит в контакт со вспомогательной пружиной холостого хода, и это регулирует холостой ход двигателя.


• Низкая скорость:  Рычаг управления нажат на определенный угол. Это приводит к увеличению натяжения пружины регулятора и, таким образом, воздействует на грузики, заставляя скользящий болт скользить влево. Это приводит к тому, что рейка управления смещается влево, увеличивая количество топлива и тем самым увеличивая скорость двигателя. Это происходит на короткое время, так как увеличение скорости двигателя приводит к тому, что груз начинает вращаться быстрее и создает большую центробежную силу, действующую на пружину регулятора. Между пружиной регулятора и усилием грузиков достигается равновесие. Рейка управления снова перемещается вправо, а обороты двигателя остаются под контролем.


• Максимальная скорость:  Рычаг управления полностью прижат к стопорному винту максимальной скорости. Работа аналогична описанной для низкой скорости. В этот момент происходит максимальное натяжение пружины регулятора.

Подписаться на: Оставить комментарии (Atom)

Как работает топливный насос высокого давления в дизельном двигателе автомобильная техника.

Топливный насос высокого давления используется в индивидуальной насосной системе системы впрыска твердого топлива. Он состоит из плунжера, приводимого в движение кулачком, и толкателя в нижней части.

Здесь, в этом посте, я хотел бы поделиться с вами подробной информацией о ТНВД.

Поршень совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре. Количество плунжеров зависит от количества цилиндров в двигателе.

Поршень имеет прямоугольную вертикальную канавку, которая проходит сверху до другой спиральной канавки.

Нагнетательный клапан можно поднять со своего седла под давлением жидкого топлива. А также против силы пружины. Канал соединен с топливной форсункой.

Когда плунжер находится в нижней части своего хода, а отверстия подачи и сброса открыты. Масло из насоса подачи топлива после фильтрации нагнетается в ствол.

Подача и сливное отверстие закрываются на определенном этапе, когда плунжер отталкивается. Это делается с помощью кулачкового и толкательного механизма, расположенного внизу.

При дальнейшем движении плунжера топливо над ним сжимается и создается высокое давление.

Он поднимает нагнетательный клапан со своего седла, и топливо начинает поступать через канал к распылителю.

По мере дальнейшего подъема плунжера в определенный момент винтовая канавка соединяет сливное отверстие через прямоугольный вертикальный паз с топливом в верхней части плунжера.

Вследствие этого происходит внезапный перепад давления, из-за которого нагнетательный клапан под действием пружины опускается на свое седло.

Это увеличивает объемную емкость системы доставки, что приводит к резкому падению давления в напорной трубе.

При этом слив из сопла инжектора внезапно прекращается. Таким образом, предотвращается попадание топлива в цилиндр даже после прекращения впрыска. Цикл часто повторяется.

При каждом ходе плунжера ТНВД продолжительность подачи больше или меньше.

В зависимости от разлива делается порт для сообщения раньше или позже с топливом высокого давления в верхней части ствола.

Это зависит от положения винтовой канавки, которое можно изменить, вращая плунжер с помощью рейки.

При работе двигателя с полной нагрузкой положение винтовой канавки на плунжере сохраняется ниже канала.

При частичной нагрузке или нормальной подаче поршень ТНВД поворачивается в положение рядом с каналом, при котором подача происходит в течение более короткого периода времени.

При остановленном двигателе плунжер ТНВД поворачивается в положение, при котором винтовая канавка находится напротив канала, а прямоугольная канавка находится на одной линии с отверстием для слива.

Давление над верхней частью плунжера не создается, нагнетательный клапан вообще не поднят, поэтому подача топлива в распылитель не происходит.

Диаметр отверстия насоса варьируется в восьми размерах от 5 мм до 10 мм, но стандартный ход поршня составляет 9 мм.

Я надеюсь, что с этими деталями топливного насоса высокого давления вы сможете открыть и увидеть настоящий топливный насос высокого давления без каких-либо сомнений.

Помимо этой информации, вам предлагается прочитать кое-что еще снизу  технические книги

Итак, здесь вы найдете лучшие технические ресурсы для получения дополнительной информации

Инженерные основы внутреннего сгорания

Учебник по двигателям внутреннего сгорания

Если вам понравился пост, поделитесь им с друзьями, а также в социальных сетях.