Дизельные двигатели с насос форсунками, Устройство насос-форсунки
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. Более высокое давление впрыска позволяет эффективнее наполнять цилиндры топливом, поскольку при одинаковой продолжительности впрыска система с высоким давлением пропустит через отверстия распылителя форсунки большую порцию топлива. Это позволяет подавать в цилиндр больше топлива за время впрыска, точнее дозировать порцию топлива, а также использовать преимущества многократного впрыска. Также двухлитровый агрегат получил систему облегченного пуска в виде свечей накаливания, отключаемый интеркулер и датчик вращения, встроенный прямо в корпус сальника коленвала. Устройство насос-форсунки Привод На распределительном валу имеется четыре кулачка для привода насос-форсунок.
Сферический упор 1 обеспечивает контакт поверхностей при различных углах взаимного расположения плунжера 3 и коромысла 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 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 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 , так как 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. Для этого протоки и регулируются открытием и закрытием управляемого электроникой клапана.
Именно за счет этого активируется процесс самовоспламенения и последующего сгорания топливовоздушной смеси. Читайте также: Форсунка дизельная — устройство и разновидности.
Современные дизели обычно комплектуются форсунками с двумя типами распределителей — шрифтовыми или многодырчатыми. Независимо от конструктивных различий, речь идет об эксплуатации в очень сложных и тяжелых условиях. Они выражаются в непосредственном контакте с камерой сгорания и, как следствие, серьезных нагрузках от воздействия высоких температур и давления. Еще одним обязательным требованием к форсункам становится обеспечение герметичности конструкции при одновременной необходимости совершения иглой распылителя возвратно-поступательных движений.
Добиться выполнения обоих условий удается только при очень высокой точности изготовления отдельных деталей, причем в качестве сырья используются специальные сплавы. Они обладают повышенными характеристиками в части прочности и жаростойкости.
Одной из причин быстрого роста популярности и востребованности дизельных двигателей стало изобретение нового способа подачи топлива, который получил название CommonRail на практике используются разные написания — как раздельное, так и слитное. Сегодня она используется в подавляющем большинстве дизельных двигателей и, фактически, стала стандартом этого типа силовых агрегатов.
Другие варианты топливных систем — с рядным или распределительным ТНВД, а также насосами —форсунками — применяются все реже и только для отдельных моделей транспортных средств или специальной техники. Термин CommonRail переводится как «общая магистраль» или «общая рамка», что наглядно демонстрирует ключевую конструктивную особенность конструкции дизеля. Она заключается в комплектовании двигателя дополнительным элементом — общей магистралью, соединенной с форсунками и отдельным ТНВД.
За счет последнего удается добиться быстрого достижения требуемого уровня давления в топливной системе и поддержания стабильного значения этого параметра. Результатом становится увеличение эффективности и оперативности подачи топлива к форсункам и последующего впрыскивания смеси в камеру сгорания.
Таким образом удается добиться намного более плавной и производительной работы дизельного двигателя при одновременном упрощении его конструкции. Важным дополнительным достоинством CommonRail стала практически полная автоматизация управления и контроля над работой системы.
Вместе с тем это приводит к еще более высоким требованиям к качеству дизельного топлива и устанавливаемых фильтров, а также некоторому удорожанию электроники, необходимой для эффективной эксплуатации двигателя. Но получаемый на выходе эффект в части повышения КПД, комфортности использования и производительности многократно компенсирует незначительное повышение стоимости дизеля.
Современный дизельный двигатель — сложное с технической точки зрения устройство, обеспечивающее сочетание экономичности работы и высокого КПД. Настолько впечатляющий результат его практического использования в значительной степени определяется незаурядными характеристиками топливной системы, прежде всего — главной на сегодня разновидности под названием CommonRail.
Логичным следствием этого становится широкое применение дизелей в производстве самых разнообразных транспортных средств — от легковых и грузовых автомобилей до специальной техники — строительной, дорожной, грузоподъемной и любой другой. Сейчас на новой технике поголовно ставят CommonRail. Ездил на трех фурах, у всех такая система стояла, так что трудно встретить другие, традиционные системы. Не знала что дизель намного лучше,чем бензин.
Всегда думала, что бензин лучше он ведь распространенный и дешевле. А оказывается лучше пользоваться дизельным топливом. Никогда не думала, что дизель намного лучше чем бензин. Бензин же дешевле и распространенный. А оказывается дизель не так уж и плох. Автомобильная промышленность активно развивается многие десятилетия. При этом совершенствование авто остается одним из важнейших приоритетов, что позволило получить дизельные двигатели с впечатляющими характеристиками.
Один большой минус дизельных двигателей в холодную погоду очень плохо заводятся из-за количества серы в дизельном топливе. Убирают серу в зимней "солярке"и расход топлива кратно увеличивается.
Предварительный впрыск закончился. Вследствие перемещения вниз перепускного клапана пружина распылителя сжимается сильнее. Поэтому для повторного открытия иглы распылителя при последующем — основном - впрыске необходимо давление топлива больше, чем при предварительном впрыске.
Начало основного впрыска. Вскоре после запирания иглы распылителя давление в камере высокого давления опять поднимается. Клапан управления под воздействием электромагнита закрыт, а плунжер насос-форсунки движется вниз. Когда давление достигает примерно бар, оно становится больше, чем давление пружины распылителя. Игла распылителя снова поднимается, и в камеру сгорания впрыскивается основная порция топлива.
Давление при этом поднимается до 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 самом большом количестве впрыскиваемого топлива давление максимально. Конец основного впрыска. Конец впрыска, когда с блока управления двигателя перестает поступать сигнал на электромагнитный клапан. При этом клапан управления под действием пружины отходит от седла, и сжимаемое плунжером топливо может поступает во внешнюю магистраль.
Давление топлива падает. Игла распылителя закрывается, и перепускной клапан под действием пружины распылителя возвращается в исходное положение. Основной впрыск закончен. Соленоидный клапан управления. Соленоидный клапан управления можно разделить на две группы — соленоидную электромагнитную и непосредственно клапанную.
Клапанная группа состоит из клапана управления 2 рис. Соленоидный клапан управления принципиальная схема : 1 — пружина клапана управления; 2 — клапан управления; 3 — полость высокого давления; 4 — полость низкого давления; 5 — компенсационная шайба; 6 — катушка актуатора; 7 — кожух; 8 — штекер; 9 — щель для прохода топлива; 10 — уплотнительная плоскость корпуса клапана; 11 — уплотнительная плоскость клапана; 12 — корпус; 13 — накидная гайка; 14 — магнитный диск; 15 — магнитный сердечник; 16 — якорь; 17 — уравнительная пружина.
Уплотнительная плоскость 10 корпуса клапана имеет конусообразную форму. Посадочная поверхность клапана 11 имеет точно такую форму, однако угол конуса клапана немного больше угла конуса его корпуса. Когда клапан закрыт и прижат к корпусу, корпус и клапан соприкасаются только по линии седла клапана, благодаря чему достигается очень хорошее уплотнение клапана.
Клапан управления и его корпус составляют прецизионную пару и очень плотно подогнаны друг к другу. Магнит состоит из ярма магнитопровода и подвижного якоря Ярмо в свою очередь состоит из магнитного сердечника 15, катушки 6 и штекеров выводных контактов 8. Якорь соединен с клапаном. Между магнитным ярмом и якорем в исходном положении имеется зазор. Последние поколения насос-форсунок.
Указанные выше схемы работы имеют свое развитие в насос- форсунках следующих поколений и других производителей. Так в насос- форсунках производства компаний Delphi, Cummins, CAT клапан управления представляет собой единый узел ни с корпусом насос- форсунки, о непосредственно пару «клапан — обойма клапана», которые при необходимости заменяются в процессе ремонта.
Последние поколения насос- форсунок например, Delphi серии «Е-3» имеют ни один клапан управления, а два, что обеспечивает возможность осуществления до 5 впрысков в пределах предварительного — основного — дожигого.
Данные возможности вкупе с дополнительными мерами например установкой систем EGR, SCR делают возможным выполнение строжайших норм по экологии «Евро 5», перспективные «Евро 6». В перспективе разработки по объединению систем Common Rail и насос- форсунок в единую систему.
Схема управления топливной системой «насос-форсунка». Алгоритм работы насос-форсунки дизельного двигателя Качество распыления дизельного топлива в цилиндре, во многом определяет процесс его горения, и образования токсичных веществ в отработавших газах. В этой позиции плунжер находится в верхней точке, а клапан управления открыт.
Топливо идет через всю насос- форсунку заполнены все полости Кулачек давит вниз и плунжер начинает перемещаться, перекрывая входное отверстие. Впрыска не происходит, так как клапан все еще открыт и топливо вытесняется через него. На актуатор электромагнит подается напряжение и клапан закрывается с большой скоростью. Плунжер продолжает движение вниз и давление быстро нарастает.
