С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Насос форсунка принцип работы

Насос форсунка принцип работы


Устройство насос-форсунки со схемой

Дизельный двигатель является основным силовым агрегатом грузовых автомобилей и другой тяжелой техники. Он обладает высокой топливной эффективностью, что немаловажно для машин, требующих много энергии. Небольшая удельная мощность (по отношению к размерам двигателя) в данном случае не является определяющим фактором, и производители техники с удовольствием используют преимущества дизеля: стабильно высокий крутящий момент на малых оборотах и весьма неплохое значение КПД.

Применение насос-форсунок

Следующим шагом на пути увеличения энергоэффективности стал отказ от накопительной магистрали. Таким образом удается избежать лишних потерь давления (и, соответственно, мощности), система становится менее уязвимой в случае разгерметизации, а впрыск топлива детально контролируется для каждого цилиндра. Система в целом становится проще, работа машины – тише, а расход горючего – меньше.

Усложняется конструкция только одной детали, которая объединяет в себе функции форсунки и топливного насоса высокого давления.

Конструкция и принцип работы насос-форсунки

По рабоче-крестьянски. Профессора и так в курсе.

Если не углубляться в хитрости и тонкости режимов подачи топлива, принцип действия данного агрегата при одном взгляде на схему, вероятно, стал вам понятен.

Разные схемы могут немного различаться конфигурацией и названием элементов, но с точки зрения физики и техники идея довольно проста. Как наилучшим образом воплотить ее в жизнь – это уже секретные разработки фирм-производителей.

Мы видим корпус 4 форсунки, внутри которого имеются цилиндрические полости и канальца – соответственно, в них поступает и по ним перемещается горючее. Куда ему суждено течь, а куда – нет, регулирует система клапанов. Одни из них открываются и закрываются от давления, другими управляет электроника. Так на данной схеме видно, что игла 8 перемещается в нужное положение под действием пружины 26 и электромагнита (поз. 6…10 – его элементы), открывая либо закрывая проток. На штекер 5 надевается фишка, таким образом обеспечивается связь с электронным блоком управления (ЭБУ). На данной схеме изображена насос-форсунка с электромагнитным клапаном, также используются пьезоэлектрические.

Во внутренние полости форсунки топливо поступает от насоса низкого давления через отверстия-фильтры 13 (на схеме поток обозначен темно-серым). Излишки выводятся через канал обратного слива 11 (светло-серый).

Давление (или разрежение) внутри форсунки создается плунжером 3. Принцип такой же, как у любого поршневого насоса, простейшим из которых является шприц. Каким образом обеспечивается возвратно-поступательное движение плунжера, на схеме прекрасно видно без объяснений. Сферический упор 1 обеспечивает контакт поверхностей при различных углах взаимного расположения плунжера 3 и коромысла 28. Можно обратить внимание на форму кулачкового привода 27: при вращении вала по часовой стрелке поршень резко идет вниз, затем медленно – вверх, обеспечивая плавное разрежение.

Игла 18 также возвратно-поступательно движется внутри распылителя 20 под действием разности давлений и упругих сил пружины 22. Прижавшись к седлу 15, она закрывает отверстие распылителя, и топливо в цилиндр не попадает. В нужный момент приподнимается, и топливо в камеру сгорания 17, соответственно, попадает. Как это происходит.

Мы можем наблюдать у иглы утолщение (ниже гидроупора 14). Сверху и снизу находятся полости с топливом, которое оказывает на иглу давление с обеих сторон. Если открыть сообщение между полостями, то – вспомним закон Паскаля – давление будет одинаковым, а сила – вспомним гидравлический пресс опять же из курса физики за 6 класс – будет прижимать иглу 18 к седлу 15, т.к. площадь поверхности гидроупора 14 больше. Пружина 22 также будет этому содействовать. Еще выше расположена полость 25, давление в которой и создает плунжер. Уравнивающий поршень 23 потому так и называется, что он стабилизирует давление на гидроупор.

Так вот, как только сила гидростатического давления снизу иглы превзойдет силу гидростатического давления на упор 14 и упругую силу пружины 22 вместе взятые, то есть когда давление снизу значительно превзойдет давление сверху, игла поднимется, откроет отверстие, и произойдет впрыск. Аллилуйя. Для этого протоки и регулируются открытием и закрытием управляемого электроникой клапана. Вот и все.

В нашем каталоге вы можете приобрести комплектующие и составные части насос-форсунок CUMMINS, DETROIT, CATERPILLAR, BOSCH, DELPHI. 

Насос-форсунка - устройство, принцип работы и ремонт — dieselfors.ru

Насос-форсунка — гибридная система подачи топлива, соединившая в одном агрегате насос высокого давления и устройство впрыска.

Насос-форсунки расположены в головке блока цилиндров. Каждый цилиндр в системе оснащен персональной насос-форсункой.

Устройство насос-форсунки дизельного двигателя

Плунжер создает необходимое давление внутри инжектора. Специальные кулачки распределительного вала приводят плунжер в действие, воздействуя на него в определенные моменты времени.

Клапан управления отрывается и закрывается при движении плунжера, пропуская топливо из топливной магистрали в  камеру высокого давления. Главной деталью клапана является игла распылителя, которая плотно прижимается пружиной распылителя  отвечает за быстродействие всей системы.

Принцип работы топливных насос-форсунок

Давление в форсунке создается с помощью плунжера, под контролем электронного блока управления, который находится на корпусе насос-форсунки. Клапаны управления бывают электромагнитные и пьезоэлектрические. Пьезоэлектрические форсунки срабатывают в 4 раза быстрее, чем устройства с электромагнитным клапаном, и не допускают образования излишков топлива. Количество подаваемого топлива может достигать 10 порций за один такт, которые распределяются на три фазы:

  1. Предварительный впрыск. Когда плунжер двигается вниз под действием специальных кулачков распределительного вала, топливно-воздушная смесь попадает в каналы форсунки, когда клапан закрывается горючее перестает поступать. Когда давление смеси достигает 13 мПа, распылитель преодолевает усилие пружины и подает горючую смесь в камеру сгорания. Предварительный впрыск помогает достигнуть плавного сгорания смеси на следующем этапе.
  2. Основной впрыск. Плунжер опускается вниз, клапан управления закрывается и давление топлива увеличивается до 30 мПа. Распылитель пересиливает действие пружины и поднимается вверх. Горючее подается в камеру сгорания под большим напором, поэтому сжимается и сгорает эффективнее. Каждый раз сжатие сопровождается увеличением давления до максимального 220 мПа. Основной впрыск служит для качественного образования смеси горючего на разных режимах работы двигателя.
  3. Дополнительный впрыск осуществляется при движении плунжера вниз для очистки сажевого фильтра от накопленной копоти.

Ремонт дизельных насос-форсунок

При нарушении нормальной работы иглы форсунки, система не закрывается вовремя и подача топлива не осуществляется в положенное время. Инжектор не справляется со своей задачей, двигатель работает резко и подаваемые на него нагрузки могут вывести его из строя. Чаще всего в форсунках засоряется распылитель, стираются резиновые прокладки.

Внимание! Подбирая ремонтный комплект для насос-форсунки, приобретайте детали одного производителя, соблюдая марку и модель. Использование прокладок, которые предназначены для форсунки другой марки, приведет к некорректной работе инжектора.

Любой ремонт форсунок или их полная замена требует начинается с демонтажа старых насос-форсунок.

Порядок действий при замене насос-форсунок

  1. Сбросьте давление в топливной системе.
  2. Открутите крепления с трубок высокого давления и снимите их.Важно! Пометьте, где стояла каждая трубка. Чтобы не запутаться во время установки форсунок обратно.
  3. Используя удлиненные торцевые головки, отверните насос-форсунки.
  4. Аккуратно покачайте инжектор в стороны, чтобы сохранить резьбу.
  5. Осторожно удалите с форсунок уплотнительные шайбы. Нельзя выдалбливать их зубилом!
  6. С помощью накидного ключа разберите распылитель.
  7. Открутите и очистите накидную гайку.
  8. Вытащите промежуточный корпус.
  9. Очистите все металлические детали устройства.
  10. Установите новый распылитель, если требуется. Закрутите накидную гайку.
  11. Замените уплотнительные кольца и все детали из ремонтного комплекта.
  12. Убедитесь, что все детали находятся на месте и в должном состоянии и установите восстановленную или новую форсунку на место.  Внимание! Запрещено ставить форсунки без уплотнительных шайб. Кроме уплотнения и герметизации, они выполняют теплоотводящую функцию. Без них система перегреется и выйдет из строя.
  13. С небольшим усилием руками вкрутите форсунку на место. Если форсунка не вкручивается, прочистите резьбу.
  14. Присоедините трубки высокого давления  на свои места и закрепите их зажимами.
  15. Выверните рукоятку ручной подкачки топлива  и прокачайте до того момента, пока она не станет ходить туго. Заверните ее. Давление в системе создано, запустите двигатель.

Принцип работы насос-форсунки

1604 Просмотров

Для лучшего горения топлива, которое подается на цилиндры, важно правильное и точное его распыление. Это возможно, если использовать высокое давление, которое может достигать свыше 1600 кгс/см2. Но такое давление использовать в автомобильном моторе сложно, так как тогда потребуется большой наружный диаметр у топливопровода, что многократно увеличивает его стенки, а значит, и вес. Именно по этой причине были изобретены насос форсунки.

Немного истории

Насос форсунка появилась еще в 1994 году. Ее стали использовать на грузовиках, а с 1998 года на легковушках. Для ее установки не требуется много времени и сил. Поэтому насос форсунка есть практически в каждом автомобиле. Двигатель при этом может быть любым.

У насос форсунки можно выделить три подсистемы для ее работы:

  • Во-первых, подается горючее с низким давлением к рассматриваемому элементу с высоким давлением, а также оно там очищается.
  • Во-вторых, подается горючее с высоким давлением, которое поднимается до максимума, чтобы впрыснуть горючее в цилиндр.
  • В-третьих, подается воздух и выпускается отработанный газ, в этом случае используются приборы, которые очищают воздух, перед тем, как отправить его в цилиндр, еще очищается отработанный газ, когда он выходит из двигателя.

Устройство нужно, чтобы дозировано впрыснуть горючее в мотор. Все детали составляют одно устройство – это насос форсунка.

Насос форсунки дает возможность увеличивать двигательную силу на фоне понижения расхода горючего, к тому же уменьшаются вредные вещества, понижается звуковое воздействие на окружающий мир.

Так как количество цилиндров в двигателе достигает четырех, то и количество устройств должно равняться четырем. Такое распределение позволяет качественно и быстро снабжать двигатель топливом. Работа насос форсунки происходит благодаря валу, кулачкам и коромыслу.

Как она устроена

Состоит насос форсунка из нескольких элементов. Рассмотрим, как устроен каждый из них. Что касается плунжера, то он нужен, чтобы создавать в топливном баке давление. Когда кулачки распредвала двигаются, они передают энергию движения на плунжер, в обратном цикле движение осуществляется за счет пружины.

У насос форсунки еще есть клапан управления, который предназначается для того, чтобы управлять впрыском горючего. Привод позволяет иметь как электромагнитные, так и пьезоэлектрические клапаны. Последний все чаще заменяет первый. Он более быстрый, его главной составляющей можно назвать иглу.

Теперь перейдем к пружине насос форсунки. Она удерживает распылитель в правильном положении, чтобы он мог точно распылять горючее. Она тесно связана с давлением топлива.

Как она работает

Принцип работы у насос форсунки очень прост. Благодаря ему можно использовать на высоком уровне горючее. Поэтому данный тип насос форсунки состоит из трех фаз. Рассмотрим принцип работы каждой из них. Предварительный впрыск позволяет достигнуть плавного сгорания горючего, когда совершается основной впрыск. Он, в свою очередь, дает возможность качественно образовать разные смеси при каждом режиме работы мотора. Дополнительный впрыск нужен, чтобы очистить детали от налета.

Насос форсунка работает просто. Для этого нужно, чтобы кулачки распредвала передвинули благодаря коромыслу плунжер вниз. Тогда по каналам насос форсунки потечет горючее. При закрытии клапана горючее перестает течь. Но его давление постоянно увеличивается, достигая 13 МПа. Тогда распылитель может преодолеть усилие пружины и впрыснуть горючую смесь в двигатель. Именно так осуществляется предварительный впрыск.

Принцип работы основного впрыска состоит в понижении плунжера. В этом случае клапан закрывается. Тогда давление горючей смеси растет. В этом случае оно достигает отметки в 30 МПа. Распылитель становится в верхнюю позицию, преодолев воздействие пружины, впрыскивает основную дозу топлива.

Если давление повышается до 220 МПа, то впрыскиваемая смесь достигает высшей отметки, что увеличивает силу тяги мотора.

Когда плунжер движется вниз, происходит последний этап впрыскивания, который называется дополнительным. Обычно происходит один или два впрыска.

Как видим, работает рассматриваемый элемент очень просто. Его принцип работы состоит в том, чтобы слушаться команд системы управления. Все связано с тем, как открываются и закрываются клапаны. Тогда игла то поднимается, то опускается. Большую роль играет давление, которое образуется в каналах. Именно оно способствует тому, что игла преодолевает усилие пружины.

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.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости