Как называется система питания насосов
Перейти к содержимому

Как называется система питания насосов

  • автор:

Характеристика насоса

Отзывы довольных покупателей это подтверждают! Пользователи сервиса Яндекс.Маркет в среднем оценивают насосы Wilo на 5 из 5 баллов.

Комфорт в эксплуатации

Вместе с приобретенным у нас товаром Вы получаете в комплекте следующие документы: гарантийный талон, инструкцию по монтажу и эксплуатации, кассовый чек товарную накладную. В случае выхода из строя оборудования, гарантийный талон дает право на бесплатный гарантийный ремонт в специализированных сервисных службах.

Двойная защита от ржавчины! Оборудование имеет катафорезное и дополнительное лаковое покрытие корпуса.

Устойчивость к коррозии

Гарантируем качественную сборку! Заводы Wilo расположены в странах с высокой производственной культурой.

Германская или корейская сборка

Поскольку насосы предназначены для перекачивания жидкостей, одной из основных характеристик любого агрегата является напор, проявляемый повышением давления в системе.

Как рассчитывается напор?

Напор насоса (H, м) отображает удельную механическую работу, которую агрегат передает транспортируемой среде. Напор рассчитывается по формуле:

H = E/G, где

E — механическая энергия (Н⋅м)

G — вес транспортируемой жидкости (Н)

Что такое характеристика насоса?

Производители насосной техники под характеристикой насоса подразумевают графическую кривую, отображающую взаимосвязь между создаваемым напором и подачей рабочей среды.

Как связаны напор и подача насоса?

Между создаваемым напором и подачей (расходом перекачиваемой рабочей среды) существует взаимосвязь, отображаемая на графике характеристики насоса.

Горизонтальная ось используется в качестве шкалы подачи (Q, м 3 /ч или л/с), вертикальная служит для отображения напора (H). Традиционно величину напора выражают в метрах водного столба (м в.ст.), однако допустимы и другие единицы измерения, связанные между собой следующими соотношениями:

10 м в.ст. = 100000 Па = 100 кПа = 1 бар

Детальный анализ кривой позволяет утверждать, что насос преобразует энергию электромотора (с учетом общего КПД) в две формы гидравлической энергии — скорость и давление.

Какие особенности имеет график характеристики насоса?

Работа насоса с закрытым клапаном позволяет создавать в системе максимальное давление — напор при нулевой подаче (H0). При медленном открытии клапана начинается движение перекачиваемой жидкости с преобразованием части энергии привода в кинетическую. В таком случае поддерживать первоначальный напор уже невозможно, поэтому график характеристики имеет форму падающей кривой, которая теоретически в какой-то точке должна пересечься с осью подачи. В нулевой точке напора у рабочей среды есть только кинетическая энергия, но давление отсутствует.

Кривая характеристики насоса:

Кривая характеристики насоса

Однако, в реальных условиях из-за наличия внутреннего сопротивления в трубопроводной системе кривая характеристики насоса обрывается до достижения оси подачи.

Какие существуют варианты формы характеристик насоса?

На форму характеристики насосного агрегата влияет множество параметров. Предложенный график наглядно отображает различную крутизну характеристик насоса в зависимости от частоты вращения его привода:

Изменение крутизны характеристики для насосов с идентичным корпусом и крыльчаткой при разной частоте вращения привода

Различают пологую и крутую форму характеристики насоса.

От крутизны характеристик насосного агрегата и смещения его рабочей точки зависят подача и напор:

  • Вариант с пологой кривой: при большом изменении подачи напор изменяется незначительно;
  • Вариант с крутой кривой: при большом изменении подачи существенно изменяется напор

Система питания дизельного двигателя

Система питания дизельного двигателя создает высокое давление при впрыске топлива в камеру сгорания цилиндра; дозирует порцию топлива в соответствии с нагрузкой двигателя; осуществляет впрыск топлива в течение определенного промежутка времени с заданной интенсивностью; распыляет и равномерно распределяет топливо по всему объему камеры сгорания цилиндров; фильтрует топливо, перед тем как оно поступает в насосы и форсунки.
Дизельное топливо представляет собой смесь керосиновых, газойлевых соляровых фракций, образующихся после отгона из нефти бензина. Дизельное топливо имеет ряд свойств, основными из которых являются: воспламеняемость, оцениваемая октановым числом; вязкость; чистота; температура застывания. Дизельное топливо по температуре застывания делится на три сорта: ДЛ — летнее, ДЗ — зимнее, ДА — арктическое.

Система питания дизельного двигателя включает в себя:
1) топливный бак;
2) фильтры грубой и тонкой очистки топлива;
3) топливоподкачивающего насоса;
4) топливного насоса высокого давления с регулятором частоты вращения;
5) форсунок;
6) трубопроводов низкого и высокого давления;
7) воздушного фильтра;
8) выпускного газопровода;
9) глушителя шума.

Система питания дизельного двигателя делится на две аппаратуры: топливоподводящую и воздухоподводящую. Наибольшее распространение получила топливоподводящая аппаратура разделительного типа. В ней топливный насос и форсунки выполнены отдельно.
Подача топлива осуществляется по одной из двух магистралей: высокого давления и низкого. Магистраль низкого давления предназначена для хранения топлива, его фильтрации и подачи под низким давлением к насосу высокого давления. Магистраль высокого давления обеспечивает подачу и впрыск необходимого количества топлива в камеры сгорания двигателя в определенный момент.

Топливоподкачивающий насос подает топливо из бака через фильтры грубой и тонкой очистки по топливопроводам низкого давления к топливному насосу высокого давления (ТНВД). ТНВД подает топливо к форсункам под высоким давлением в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Топливный насос высокого давления состоит из одинакового количества секций, каждой отдельной секции соответствует определенный цилиндр двигателя. Форсунки располагаются в головках цилиндров двигателя. Они предназначены для распыления топлива в камеры сгорания двигателя. Топливоподкачивающий насос подает к ТНВД топлива больше, чем необходимо, его избыток и попавший в систему воздух отводятся обратно в топливный бак по дренажным трубопроводам.

Существуют форсунки двух типов: закрытого и открытого типа. В четырехтактных дизельных двигателях применяют форсунки закрытого типа. В форсунках закрытого типа сопловые отверстия закрываются запорной иглой, поэтому внутренняя полость в корпусе распылителей форсунок сообщается с камерой сгорания только в момент впрыскивания топлива. Основным конструктивным элементом форсунки является распылитель. Распылитель имеет одно или несколько сопловых отверстий, которые формируют факел впрыскиваемого топлива.
Для повышения мощности дизельного двигателя применяют систему турбонаддува. Система турбонаддува заключается в подаче заряда воздуха в цилиндры под высоким давлением. Для наддува дизельный двигатель снабжается турбокомпрессором, который использует энергию отработанных газов. Сжатый воздух нагнетается в камеру сгорания компрессором под давлением 0,15-0,2 МПа.

В зависимости от величины давления различают:
1) низкий наддув (давление 0,15 МПа);
2) средний наддув (давление 0,2 МПа);
3) высокий наддув (давление свыше 0,2 МПа).

Турбокомпрессор увеличивает наполнение цилиндров двигателя воздухом и повышает эффективность сгорания дозы впрыскиваемого топлива. Система турбонаддува увеличивает мощность двигателя до 30%. Однако турбонаддув увеличивает тепловую и механическую напряженность деталей кривошипно-шатунного механизма и газораспределительного механизма.

Система питания дизельного двигателя: устройство, принцип работы

Что собой представляет? Система питания дизельного двигателя значительно отличается от аналогичной, работающей на бензине. Помимо подкачивающего насоса устанавливается топливный насос высокого давления.

Какие существуют? Различают четыре вида впрыска в дизельных двигателях: рядный и распределительный ТНВД, насос-форсунка и Common Rail. Наиболее технологичной и востребованной является последняя система.

Из этого материала вы узнаете:

  1. Общее устройство системы питания дизельного двигателя
  2. Топливоподводящая аппаратура системы питания дизельного двигателя
  3. Виды впрыска в системах питания дизельного двигателя
  4. Основные неисправности системы питания дизельного двигателя
  5. Как устранить завоздушивание системы питания дизельного двигателя
  6. Часто задаваемые вопросы о системе питания дизельного двигателя

Общее устройство системы питания дизельного двигателя

Система питания современных дизельных двигателей обеспечивает поступление топлива к инжекторным форсункам и осуществляет подачу топлива под высоким давлением, необходимым для точного и дозированного впрыска в камеру сгорания цилиндра.

Назначение системы питания дизельного двигателя:

  • регулирование количества топлива с учетом нагрузки на двигатель;
  • впрыск топлива с определенной частотой и интенсивностью;
  • равномерное распределение горючего в камере сгорания цилиндра;
  • фильтрация топлива перед подачей в насосы и инжекторные форсунки.

Элементы системы питания дизельного двигателя:

  1. топливный бак;
  2. фильтры грубой очистки;
  3. фильтры тонкой очистки;
  4. топливоподкачивающий насос;
  5. топливный насос высокого давления (ТНВД);
  6. инжекторные форсунки;
  7. трубопровод низкого давления;
  8. магистраль высокого давления;
  9. воздушный фильтр.

Кроме того, в комплект могут входить такие элементы, как электронасосы, системы улавливания и обработки отработанных газов, сажевые фильтры, глушители и т. д.

Топливоподводящая аппаратура системы питания дизельного двигателя

Рассмотрим принцип работы системы питания дизельного двигателя. Есть множество конфигураций топливоподводящей аппаратуры, однако самой популярной в настоящее время является система разделенного типа. В этой системе топливный насос высокого давления и форсунки реализованы как отдельные устройства. Подача топлива в дизельный двигатель выполняется через магистрали высокого и низкого давления.

Дизельное топливо хранится, проходит через систему фильтрации и поступает к ТНВД по магистрали низкого давления. ТНВД увеличивает давление в системе, обеспечивая точный впрыск горючего в рабочую камеру сгорания двигателя в определенный момент.

Устройство системы питания дизельного двигателя включает два насоса: топливоподкачивающий и топливный насос высокого давления. Первый осуществляет подачу топлива из бака, пропуская горючее через фильтры грубой и тонкой очистки. Создаваемое давление обеспечивает передачу топлива через топливопровод низкого давления к топливному насосу высокого давления.

ТНВД подает топливо к форсункам под высоким давлением в соответствии с последовательностью работы цилиндров дизельного мотора. Топливный насос высокого давления имеет ряд одинаковых секций, каждая из которых соответствует определенному цилиндру в двигателе.

Форсунки дизельного двигателя установлены в головке блока цилиндров (ГБЦ) и осуществляют точное распыление топлива в камере сгорания. Топливоподкачивающий насос подает большой объем топлива к ТНВД. Излишки топлива и воздух, попадающий в систему подачи топлива, возвращаются обратно в топливный бак по дренажным трубопроводам.

Существуют два основных вида инжекторных дизельных форсунок:

  • закрытого типа;
  • открытого типа.

Четырехтактные дизельные двигатели в основном используют форсунки закрытого типа. В таких форсунках сопла закрываются с помощью запорной иглы.

Это означает, что внутренняя полость в корпусе распылителей форсунок связывается с камерой сгорания только при открытии форсунки и в момент впрыска дизельного топлива.

Распылитель – важнейший элемент конструкции форсунки. Распылитель может содержать от одного до нескольких сопловых отверстий, которые формируют струю топлива во время впрыска. Форма факела и пропускная способность форсунки зависят от количества и расположения этих отверстий.

Виды впрыска в системах питания дизельного двигателя

Есть несколько систем впрыска дизельных двигателей. Рассмотрим наиболее распространенные:

  • Системы с рядным ТНВД.
  • Системы с ТНВД распределительного типа.
  • Системы с насос-форсунками.
  • Аккумуляторные системы типа Common Rail (общая магистраль).

Каждая из этих систем имеет несколько вариаций, но мы рассмотрим лишь основные типы.

Рядный ТНВД

Рядный ТНВД представляет собой простое и долговечное устройство, которое остается востребованным на протяжении многих лет. От других систем впрыска данный вид насоса отличается своей массивностью. ТНВД применяется главным образом в мощных двигателях автомобилей и тракторов.

Плунжерные пары – основа рядного ТНВД. Количество пар соответствует числу цилиндров двигателя. Каждая плунжерная пара представляет собой цилиндрический металлический стержень (плунжер), который движется в специальной гильзе. Поднимаясь, плунжер сжимает топливо, и при достижении определенного давления нагнетательный клапан открывается, выпуская сжатое топливо, которое направляется к форсунке для впрыска в цилиндр. Опускаясь, плунжер открывает впускной канал, заполняя свободное место новой порцией топлива. Подача топлива в плунжерную пару осуществляется с помощью подкачивающего насоса.

Движение плунжеров осуществляется кулачковым валом, схожим с распределительным валом двигателя. Вал приводится в движение двигателем. При этом ТНВД соединен с двигателем через муфту опережения впрыска, с помощью которой можно регулировать работу насоса в зависимости от оборотов и тактов двигателя.

Распределительный ТНВД

Такое устройство представляет собой аналог рядного ТНВД, но здесь используется лишь одна или две плунжерные пары (одна пара способна обслуживать от двух до шести цилиндров). Плунжер не только движется вверх и вниз, но и осуществляет вращение вокруг своей оси, последовательно открывая выпускные отверстия. Через эти отверстия под давлением происходит подача топлива к цилиндрам.

Современный и более эффективный вид распределительного ТНВД – это роторный топливный насос. Как понятно из названия, роторный насос оснащен ротором, на котором установлены плунжеры (от двух до четырех штук), двигающиеся навстречу друг другу. Ротор вращается и осуществляет распределение топлива между цилиндрами.

Данное устройство является компактным и легким, однако необходима тонкая настройка, поэтому для управления часто используются электронные регуляторы.

Насос-форсунка

В этой конструкции объединены форсунка и насосная секция, основанная на плунжерной паре. При использовании насоса-форсунки можно контролировать подачу топлива в каждый цилиндр. При отказе одного насоса остальные продолжат свою работу.

Читайте также!

Преимущество насоса-форсунки также состоит в возможности управления с помощью распределительного вала двигателя, размещенного в головке цилиндров, где также находятся форсунки. Таким образом, нет необходимости в использовании отдельной системы привода. Можно задействовать уже существующий вал ГРМ.

На данный момент насос-форсунка широко применяется в дизельных двигателях грузовых автомобилей и внедорожников.

Common Rail

Common Rail представляет собой передовую систему питания дизеля, способную обеспечить оптимальные рабочие характеристики двигателя. Разработанная компанией Bosch в конце 1990-х, данная система применяется в 75 % всех выпускаемых дизельных движков.

Особенность Common Rail заключается в наличии топливного резервуара, где топливо находится под постоянным высоким давлением, подаваемым к форсункам. Этот резервуар представляет собой общую топливную магистраль (отсюда и название Common Rail, то есть «общая магистраль»), или топливную рампу, в которую топливо подается посредством ТНВД.

Аккумулятор дает возможность значительно улучшить процесс впрыска топлива через форсунки, которые функционируют под постоянным давлением и открываются только в нужные моменты, позволяя осуществлять до девяти впрысков за один такт. Это также упрощает устройство ТНВД и другие компоненты системы впрыска.

В современных двигателях с технологией Common Rail управление осуществляется с помощью электроники. Благодаря данным от нескольких датчиков блок управления определяет объем поступающего топлива, моменты впрыска в цилиндры и другие параметры. Это дает возможность добиться оптимальной работы мотора и снизить токсичность во всех режимах работы.

Основные неисправности системы питания дизельного двигателя

Ремонт системы питания дизельного двигателя – непростая задача. Для начала необходимо рассмотреть основные причины неисправности.

Сложности при запуске двигателя

Основные причины этой неисправности системы питания дизельного двигателя:

  • забились топливопроводы или топливозаборник в баке;
  • засорились фильтрующие элементы топливных фильтров;
  • в топливной системе появился воздух;
  • изменился угол опережения впрыска топлива;
  • топливоподкачивающий насос перестал функционировать;
  • топливо в топливопроводах загустело из-за низких температур;
  • заела рейка топливного насоса.

Отсутствие полной мощности и наличие дыма

  • загрязнился воздушный фильтр;
  • изменился угол впрыска топлива;
  • забились клапаны топливоподкачивающего насоса;
  • засорилась или нарушилась регулировка форсунок;
  • сломались пружины толкателя в секции насоса высокого давления;
  • ослабли крепления или зависли плунжера секции насоса высокого давления.

Самопроизвольное увеличение частоты вращения коленчатого вала

Неисправность, при которой движок идет «вразнос», характерна исключительно для дизельных двигателей. Проблема проявляется в самопроизвольном увеличении частоты вращения коленчатого вала, которое нельзя остановить обычными способами (отпусканием педали подачи топлива или вытягиванием кнопки служебного останова). Это может привести к серьезным повреждениям, включая обрыв шатунов, поломку поршней и аварийное разрушение двигателя.

Читайте также!

  • заел один из плунжеров насоса высокого давления;
  • рейка заела или отсоединилась от системы центробежного регулятора.

Если двигатель функционирует в таком режиме, нужно немедленно остановить его. Это можно сделать, включив прямую передачу и применив рабочую тормозную систему или закрыв впускной трубопровод воздушного фильтра любыми доступными средствами, чтобы предотвратить поступление воздуха в цилиндры двигателя.

Двигатель стучит и дымит

  • неправильная настройка насоса высокого давления на раннюю подачу топлива;
  • износ деталей муфты опережения впрыска топлива или усадка пружин.

Чёрный цвет отработанных газов

  • насос высокого давления слишком поздно подает топливо;
  • начало впрыска топлива у форсунок имеет низкое давление;
  • насос высокого давления подает слишком много топлива в цилиндры;
  • засорился воздушный фильтр;
  • используется топливо с низким цетановым числом.

Эффективная и долговечная работа дизельных двигателей во многом зависит от исправности элементов системы питания. Непрерывная работа дизеля должна осуществляться на чистом топливе. Большинство неисправностей в топливной аппаратуре обусловлены наличием загрязнений, проникающих в горючее.

Как устранить завоздушивание системы питания дизельного двигателя

Чтобы удалить воздух из системы топливоподачи дизельных двигателей, выполняются следующие шаги:

Прокачка фильтрующего элемента

  • Отвинчивается винт на корпусе фильтра на несколько оборотов.
  • Ручным насосом производится прокачка топлива до тех пор, пока из отверстия винта не начнет вытекать солярка без пузырьков.
  • Винт вкручивается обратно.

Если в автомобиле нет насоса ручной подкачки, то применяется коленвал, который крутится с помощью стартера.

Удаление воздуха из системы питания дизельного двигателя

  • С помощью ключа отвинчивается выпускной болт.
  • Зажигание включается, после чего начинается ручная прокачка, чтобы топливо проступило из отверстия болта.
  • Болт слегка закручивается (чтобы можно было наблюдать за пузырьками воздуха).
  • Стартером немного поворачивается коленвал, после чего продолжается прокачка до исчезновения пузырьков.

После всего этого можно отвинтить болт и запустить вращение коленчатого вала с помощью стартера. Наблюдение за подачей топлива может указать на состояние системы:

  • порционное поступление топлива с перерывами свидетельствует о нормальной работе;
  • непрерывное поступление топлива может указывать на неисправность ТНВД;
  • отсутствие подачи топлива также может указывать на проблемы с насосом высокого давления.

Если проблем не обнаружено, то болт закручивается обратно. Затем отводятся топливные трубки от штуцера (их количество зависит от числа цилиндров двигателя). Запускается вращение коленвала. При этом из штуцера должна вытекать солярка. Шланг возвращается на место, и аналогичные действия выполняются с остальными штуцерами.

Часто задаваемые вопросы о системе питания дизельного двигателя

Какие этапы включены в ежедневное техническое обслуживание систем питания дизельного двигателя?

Процесс обслуживания подразумевает проверку уровня топлива в резервуарах, отслеживание уровня масла в картере топливного насоса высокого давления и регулятора, а также осмотр на предмет утечек топлива во всех соединениях. Важным шагом является удаление отстоя объемом 0,1 л из топливного бака и фильтра, а также последующая прокачка топливной системы.

Что такое система питания турбированного дизельного двигателя?

Данная система позволяет существенно увеличить мощность двигателя без изменений в механизме подачи топлива в турбированных дизелях. Однако система поступления воздуха проходит существенную модификацию.

Читайте также!

Процесс наддува осуществляется при помощи одного или нескольких воздушных компрессоров, работающих за счет энергии, извлекаемой из выхлопных газов. Компрессор сжимает воздух, который затем направляется в интеркулер (устройство, охлаждающее сжатую воздушную массу), после чего подается в цилиндры под давлением от 0,15 до 0,2 МПа и выше.

Каков принцип работы системы питания дизельного двигателя?

Система осуществляет передачу очищенного дизельного топлива в цилиндры, где сжимается до высокого давления. Затем топливо поступает в виде мелкораспыленной струи в камеру сгорания, смешиваясь с горячим воздухом (700–900 °C), сжатым в цилиндрах до 3-5 МПа, чтобы происходило самовоспламенение горючего. По завершении рабочего хода нужно провести очистку цилиндров от продуктов сгорания.

Современные топливные системы стали гораздо технологичнее, чем раньше. Именно это привело к широкому распространению дизельных двигателей, которые стали эффективнее и тише по сравнению с более старыми моделями.

  • Будьдозеры (10)
  • Грузовики (13)
  • Погрузчики (21)
  • Подъемные краны (12)
  • Складская техника (3)
  • Спецтехника (35)
  • Экскаваторы (15)

Утилизационный сбор

Какая категория прав нужна на фронтальный погрузчик: обучение, стоимость и ответы на популярные вопросы

Какая категория прав нужна на фронтальный погрузчик: обучение, стоимость и ответы на популярные вопросы

Как взять спецтехнику в лизинг: алгоритм действий

Как взять спецтехнику в лизинг: алгоритм действий

Виды, типы и классификация спецтехники

Виды, типы и классификация спецтехники

ТОП китайских самосвалов в России: обзор брендов

ТОП китайских самосвалов в России: обзор брендов

Устройство автомобилей

Как и следует из названия, насос-форсунка представляет собой своеобразный гибрид между насосом высокого давления и форсункой, в котором ТНВД выполняется для каждой форсунки «персонально».

Несмотря на относительную сложность и дороговизну такой конструкции, по крайней мере, в сравнении с другой современной и широко распространенной системой питания — Common Rail, система с насос-форсунками имеет ряд неоспоримых достоинств. В первую очередь – это возможность впрыскивать топливо под очень высоким давлением, которое способно разрушить паразитические элементы классической системы питания и системы Common Rail – трубопроводы высокого давления.

система питания насос-форсунка

Именно трубопроводы высокого давления чаще всего устанавливают предел давлению впрыска в таких системах – трубки нередко лопаются, не выдерживая колоссальных динамических нагрузок – пульсирующего под большим давлением топлива и вибрации, которая неизбежно сопровождает работу двигателя. Насос форсунка не нуждается в длинных трубопроводах, поэтому способна работать при несравненно высоком давлении. Давление в системе подачи топлива насос-форсунками такое мощное, что при утечке струя топлива может легко «разрезать» одежду и кожу на теле человека.

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. Кроме того, качество распыливания тоже напрямую зависит от того, под каким давлением впрыскивается топливо.

Итак, преимущества системы очевидны, осталось выяснить, почему же она лишь в последние годы привлекла пристальное внимание конструкторов и получила заслуженную популярность.

История изобретения насос-форсунки

Системы питания дизелей типа насос-форсунка начали серийно применяться на грузовых автомобилях с 1994 года, а на легковых с 1998 года. Однако первые испытания таких систем имели место значительно ранее – в первой половине прошлого века.

В 1938 году американской компанией Detroit Diesel, (Детройт) принадлежащей General Motors (Дженерал Моторс), был построен первый в мире серийный дизель с системой питания насос-форсунками. Работа над аналогичными системами велась в это время и в нашей стране, но она была прервана Великой Отечественной войной.
Тем не менее, первые дизельные двигатели – четырехцилиндровые двухтактники ЯАЗ-204 были оснащены насос-форсунками уже в 1947 году. Справедливости ради следует отметить, что они были изготовлены по лицензии все той же фирмы Detroit Diesel.
Двигатель ЯАЗ-204, а также сделанный на его базе шестицилиндровый аналог, с некоторыми доработками выпускались до 1992 года.

В 1994 году компания Volvo выпускает свой первый европейский грузовик FH12 с насос-форсунками, а через некоторое время такая система питания появляется на Scania и Iveco.

В сегменте легковых автомобилей первенство в освоении моторов с насос-форсунками принадлежит Volkswagen. На автомобилях этой компании дизельные моторы с насос-форсунками появились в 1998 году.
В конце 90-х годов двигатели с насос-форсунками занимали примерно 20% рынка топливной аппаратуры европейских дизелей.

Интерес к системам питания насос-форсунка (как, впрочем, и системы Common Rail) заметно возрос после появления компьютерных систем управления работой двигателя. Это позволяло эффективнее управлять подачей топлива в дизелях, используя сигналы различных датчиков, обрабатываемых электронным блоком управления. На смену механическим насос-форсункам пришли электронные.
Рассмотрим принцип работы каждой из таких форсунок.

Принцип работы механической насос-форсунки

Как указывалось выше, механическая насос-форсунка состоит из портативного топливного насоса высокого давления и распылительной части в одном корпусе. ТНВД находится в верхней части насос-форсунки, распылитель в нижней. Привод насоса высокого давления осуществляется от специальных кулачков, выполненных на распределительном валу двигателя, поэтому насос-форсунки, как правило, размещаются под клапанной крышкой и снаружи их не видно.

Принцип работы механической насос-форсунки незамысловатый. Кулачок распределительного вала через рычаг-коромысло толкает плунжер насос-форсунки, благодаря чему давление в ней резко возрастает и по достижении определенного значения поднимает иглу распылителя.
После этого топливо поступает в камеру сгорания по обычному сценарию, как и у классического дизеля. Рабочая смесь самовоспламеняется от сжатия, и расширяющиеся газы выполняют полезную работу, перемещая поршень.

устройство и работа насос-форсунки

Недостатки такой системы напрямую связаны с высоким развиваемым давлением, из-за чего сопрягаемые детали (кулачки распределительного вала, золотниковое запорное устройство и т. п.) интенсивно изнашиваются. Это отражается в неравномерности работы цилиндров из-за изменения фаз впрыска, и количества подаваемого топлива, появляются внутренние утечки топлива, и эффективность работы двигателя снижается. Кроме того, невозможно управлять впрыском, из-за чего механической насос-форсунке недоступен многократный впрыск, позволяющий эффективнее сжигать топливо в цилиндре двигателя.
Негативного влияния этих недостатков в значительной степени позволяет избежать применение управляемых электронных насос-форсунок, которые в последние годы постепенно вытесняют своих примитивных механических собратьев.

Электронные насос-форсунки

Управляемые электроникой насос-форсунки работают несколько иначе, чем механические. Давление создается также, как и в механической насос-форсунке — при помощи плунжера, но началом и продолжительностью впрыска «руководит» электронный блок управления двигателем. При этом количество впрыскиваемых в цилиндр порций топлива может доходить до десяти за один такт, распределенных на три основные 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.

Для управления впрыском топлива предназначен клапан управления, размещенный на корпусе насос-форсунки.
В зависимости от привода различают электромагнитный и пьезоэлектрический управляющие клапаны. Пьезоэлектрические клапаны пришли на смену электромагнитным клапанам благодаря высокому быстродействию. Основным конструктивным элементом клапана является игла клапана.

Форсунка с пьезоэлектрическим управлением (пьезофорсунка) является наиболее совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива. Ее основным преимуществом является быстродействие — пьезофорсунка срабатывает примерно в четыре раза быстрее форсунки, управляемой электромагнитным клапаном. Это позволяет подавать в цилиндр больше топлива за время впрыска, точнее дозировать порцию топлива, а также использовать преимущества многократного впрыска.

Управление пьезофорсунками осуществляется посредством пьезоэлемента (пьезокристалла), который способен деформироваться, т. е. изменять линейные размеры под воздействием электрических импульсов. Обычно в работе таких форсунок используется гидравлический принцип, когда в исходном положении запорная игла прижимается к седлу высоким давлением топлива. Полость, в которой размещена запорная игла такой форсунки, разделена на два объема — верхний и нижний, и в обычном состоянии давление топлива в них одинаковое. При этом усилие на иглу со стороны верхней полости превышает усилие со стороны нижней полости за счет разности поверхностей, на которых воздействует давление топлива.
Чаще всего плотная посадка иглы распылителя на седло дополнительно обеспечивается пружиной, усилие которой в системах, работающих по гидравлическому принципу, поддерживается давлением топлива.

При подаче блоком управления электрического сигнала на пьезоэлемент его длина изменяется и пьезокристалл воздействует на переключающий клапан, сбрасывая давление в верхнем объеме в сливную магистраль. Поскольку давление топлива в верхнем объеме полости резко падает, избыток давления в нижнем объеме поднимает иглу и в этот момент осуществляется впрыск.

Достоинства и недостатки насос-форсунки

Как уже отмечалось выше, насос-форсунки, в отличие от аккумуляторного впрыска системы питания Common Rail, позволяют впрыскивать топливо под давлением более 2000 бар благодаря отсутствию длинных топливопроводов высокого давления, которые нередко разрушаются при работе дизеля и являются слабым звеном классической системы питания и системы Common Rail. Повышение давления в насос-форсунках позволяет за очень короткий период впрыска подать в цилиндры больше топлива, при этом его распыление и смешивание с воздухом происходит эффективнее, и, следовательно, топливо сгорает полнее. Поэтому двигатели с насос-форсунками отличаются высокой удельной мощностью, экономичностью и экологичностью.

Помимо этого двигатели с такой системой впрыска работают тише своих собратьев с Common Rail или классической системой питания с механическим ТНВД с механическими форсунками. Кроме того, система впрыска с насос-форсунками компактнее.

Недостатки насос-форсунок не менее серьезные. Самый главный минус – это предельная требовательность насос-форсунок к качеству топлива. Вода, грязь и суррогатное топливо для них губительны.

Второй существенный недостаток — высокая стоимость насос-форсунки. Ремонт этого прецизионного узла трудноосуществим вне заводских условий. Поэтому владельцам автомобилей с такой системой питания приходится приобретать новые насос-форсунки взамен пришедших в негодность.
В качестве примера — минимальная стоимость насос-форсунки для VW Passat 2006 года — 18 тысяч рублей.

Еще одна неприятность — под колоссальным давлением насос-форсунки нередко разрушают посадочные гнезда в блоке дизельного двигателя.

достоинства и недостатки насос-форсунок

Основная причина ухудшения мощностных показателей двигателей с насос-форсунками (например, система питания двигателей автомобилей FH12) — износ клапанов управления подачи топлива, следствием чего является увеличение хода клапана и резкое снижение гидравлической плотности всей системы управления. У специалистов этот дефект называется разрывом линии нагнетания.

Если сравнивать практичность насос-форсунок и системы Common Rail, то немаловажно, что система питания с насос-форсунками даже при выходе из строя одной форсунки, позволяет самостоятельно добраться до ближайшего сервиса.
Common Rail при выходе из строя хотя бы одной форсунки останавливает двигатель, блокирует его запуск до устранения неисправности и стирания из памяти блока управления возникших ошибок.

Особенности эксплуатации насос-форсунок

Самые распространенные неисправности насос-форсунок связаны с износом клапанного узла и распылителей. Причина выхода из строя этих узлов связана, прежде всего, с плохим качеством топлива и неправильной эксплуатации автомобиля с этой системой.

Ни в коем случае нельзя добавлять в бак автомобиля с насос-форсунками бензин, керосин, тормозную жидкость и прочие добавки для повышения морозоустойчивости летнего дизельного топлива.

Для повышения срока службы насос-форсунок необходимо сократить интервал замены топливных фильтров. Причем устанавливать необходимо только оригинальные, разрешенные заводом-изготовителем фильтрующие элементы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *