Устройство, в котором топливный насос высокого давления совмещен в одном корпусе с форсункой, называется системой питания с насос-форсунками.
Большинство источников утверждает, что применение насос-форсунок в серийных двигателях относится к середине 90-х годов, однако есть информация, позволяющая сделать и другие выводы.
С момента изобретения Робертом Бошем рядного плунжерного топливного насоса высокого давления развитие топливной аппаратуры пошло по пути совершенствования ТНВД. В схеме Роберта Боша все форсунки питает один общий насос. Однако в США в 1938 году компанией Detroit Diesel, принадлежащей General Motors, был построен первый в мире серийный дизель с системой питания насос-форсунками.
Давление в системе подачи топлива насос-форсунками такое сильное, что при утечке струя топлива может "прорезать" одновременно, одежду и кожу на руке
В это же время в СССР активно велись работы над созданием собственной топливной аппаратуры для грузовых автомобилей. Но после нескольких неудачных попыток, было решено купить лицензию на отлично зарекомендовавшую себя во время испытаний систему Detroit Diesel серии 3-71 и наладить ее выпуск в Ярославле. Переговоры начались еще 1939 году, но процесс затянулся сначала из-за Финской, а затем и Великой Отечественной войны.
Лишь в 1945 году на завод ЯАЗ приходят первые станки и оборудование для производства американских моторов. В 1947 году были выпущены первые четырехцилиндровые, двухтакные дизельные моторы ЯАЗ 204 с системой питания с насос-форсунками. Этот двигатель, 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 Fh22 с насос-форсунками. Следом за шведами такая система питания появляется на Scania и Iveco.
Под давлением насос-форсунки нередко разрушают посадочные в блоке дизельного двигателя
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.
Насос-форсунка состоит из топливного насоса высокого давления и распылительной части в одном корпусе. ТНВД находится в верхней части, распылитель в нижней. Насос-форсунка, как правило, располагается под клапанной крышкой и снаружи ее не видно. Особенность расположения обусловлена тем, что насос приводится в действие при помощи дополнительных кулачков, предусмотренных на распределительном валу.
Принцип работы обычной механической насос-форсунки довольно прост. Кулачок распредвала через рычаг-коромысло толкает плунжер насос-форсунки. Давление в ней резко возрастает и по достижении определенного значения поднимает иглу распылителя и топливо поступает в камеру сгорания. Смесь воспламеняется от сжатия, и расширяющиеся газы толкают поршень.
Современные электронные насос-форсунки работают несколько иначе. Давление создается также, как и в механической - при помощи плунжера, но моментом впрыска заведует электронный блок управления двигателем. Количество подаваемых порций топлива может доходить до десяти за один такт в три основные фазы. Первая – это предварительный впрыск, когда в цилиндр подается небольшая порция топлива, для предварительного разогрева камеры сгорания и лучшего воспламенения поступающей следом, второй, основной порции. Третья фаза предназначена для дожигания не сгоревшего топлива и разогрева (регенерации) сажевого фильтра.
Минимальная стоимость насос-форсунки для VW Passat 2006 года - 18 тысяч рублей
Чтобы обеспечить точное дозирование каждой порции топлива и обеспечить несколько впрысков за один такт используется электромагнитный клапан, который управляет поднятием иглы распылителя.
Насос-форсунки в отличие от аккумуляторного впрыска Common Rail, позволяют впрыскивать топливо под давлением более 2000 бар. Благодаря этому распыление топлива происходит эффективнее, и, следовательно, оно 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 механическим ТНВД с механическими форсунками. Кроме того, система впрыска с насос-форсунками гораздо компактнее.
Правда, минусы этой системы не менее серьезные. Самый главный – это предельная требовательность насос-форсунок к качеству топлива. Вода, грязь и суррогатное топливо для них смертельны.
Второй серьезный 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.
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.
Чтобы продлить жизнь насос-форсункам, необходимо соблюдать несколько простых правил. Во-первых, заправляться нужно только на проверенных АЗС.
В конце 90-х годов двигатели с насос-форсунками занимали 20% рынка топливной аппаратуры европейских дизелей
Во-вторых, ни в коем случае не добавлять в бак автомобиля с насос-форсунками бензин, керосин, тормозную жидкость и прочие «камазовские» ухищрения для доведения летней солярки до морозоустойчивости зимней.
В-третьих, необходимо сократить интервал замены топливных фильтров. Причем устанавливать можно, только оригинальные, разрешенные заводом-изготовителем. Потому что аналоги зачастую не обеспечивают необходимого уровня фильтрации.
blamper.ru
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.
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.
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.
d-diesel.ru
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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.
Источник: fb.ruКомментарии
Идёт загрузка... Похожие материалы
Автомобили Топливный фильтр для дизельного двигателя: устройство, замена, принцип работыСистема питания двигателя включает массу важных элементов, в том числе и фильтрующих. Они присутствуют как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. Что касается последних, такие моторы более требовательны к качес...
Домашний уют Насос шестеренчатый: сферы использования, устройство и принцип работыНасос шестеренчатый используется в автомобильных гидравлических системах, а также в разных промышленных отраслях. Дело в том, что такие устройства могут перекачивать жидкость разной степени вязкости и являются достато...
Домашний уют Самодельный двигатель: назначение, устройство и принцип работы. Как сделать двигательСамодельный двигатель можно изготовить несколькими способами. Обзор начнем с биполярного или шагового варианта, который представляет собой электрический мотор с двойным полюсом без щеток. Он имеет питание постоянного ...
Бизнес Классификация двигателей. Типы двигателей, их назначение, устройство и принцип работыКлассификация двигателей включает в себя несколько больших групп этих устройств. Стоит отметить, что каждая отдельная группа, в свою очередь, разделяется на еще несколько более мелких. Это обосновано тем, что на сегод...
Автомобили Гидронатяжитель цепи: устройство и принцип работыКак известно, в двигателе автомобиля используется ременной либо цепной привод газораспределительного механизма. Последний тип появился немного ранее и считается наиболее надежным. Но в последнее время цепь становится ...
Автомобили Передний мост "Нива". Устройство и принцип работы переднего моста "Нивы"Современному человеку не нужно объяснять то, для чего предназначены машины, но вот в конструкции автомобиля может не разбираться даже водитель с многолетним стажем. Для раскрытия темы стоит коротко рассказать о двух ч...
Автомобили Устройство и принцип работы кондиционера автомобильногоСегодня многие имеют в своих автомобилях кондиционеры. Но мало кто задумывался, как они работают. Для автолюбителей это всего лишь кнопка на приборной панели, которая в жаркий день дарит прохладу и свежесть. Давайте п...
Автомобили Наконечник тяги рулевой – устройство и принцип работыСейчас в мире нет такого автомобиля, который бы не укомплектовывался рулевыми тягами. В основе этого механизма лежит наконечник, который отвечает за повороты колес при движении. Он является ключевой составляющей данно...
Автомобили Редукционные клапаны: устройство и принцип работыРедукционные клапаны - это механизмы, которые предназначаются для поддержки низкого давления в отводимом потоке жидкости. Чаще всего такие инструменты применяются в гидроприводах, в которых от одного насоса питается с...
Автомобили Электромагнитный клапан - устройство и принцип работыЭлектромагнитный клапан являет собой электромеханическое устройство, которое управляется при помощи электрического тока. Последний проходит через электромагнит (катушка, накрученная вокруг сердечника), вследствие чего...
monateka.com
С каждым годом требования для дизельного двигателя по таким критериям, как мощность, экологичность и экономичность только возрастают. И лишь идеальное образование горючей смеси позволяет удовлетворить эти требования. Следовательно, вся система впрыска должна работать эффективно, обеспечивая мельчайший распыл под высоким давлением.
Такой системой, которая объединяет в одном узле топливную форсунку и насос, является насос-форсунка. Аналогично ТНВД, насос-форсунка впрыскивает определенный объем смеси в нужный момент. Благодаря тому, что на каждый из цилиндров двигателя приходится по одному насосу-форсунке, в подобной системе нет топливопроводов ТНВД.
Устройство форсунки следующее: в головке блока цилиндров расположены дизельных насоса-форсунки. Для приведения их в действие на распределительном валу есть 4 специальных кулачка. Усилие на плунжеры насосов-форсунок передается через коромысла. Благодаря особому профилю кулачка привода насоса-форсунки коромысло сначала резко поднимается, а потом плавно опускается.
В момент, когда происходит резкий подъем коромысла, плунжер с огромной скоростью прижимается книзу. Поэтому и возникает высокое давление. Когда коромысло начинает медленно опускаться, плунжер также начинает медленное и равномерное движение вверх. Такая конструкция позволяет топливу поступать в камеру высокого давления плавно, при этом не происходит образования пузырьков воздуха. Время и период впрыска контролирует электромагнитный клапан управления насосом-форсункой. Для этого через электронный блок управления на него подается напряжение. Даже при небольших отклонениях в заводских параметрах при распылении происходит перерасход топлива, двигатель начинает "шуметь".
Дизельный насос-форсунка может быть трех типов: пьезоэлектрический, электромагнитный, электрогидравлический . С электромагнитным клапаном форсунка устанавливается как на бензиновых, так и на дизельных двигателях и имеет простое устройство: сопло и электромагнитный клапан с распыляющей иглой. Электрогидравлическая форсунка устанавливается только на дизелях, которые чаще всего работают по системе Комон Райл. Пьезоэлектрическая считается самой совершенной для дизельных двигателей. 
Такой насос-форсунка срабатывает до 4 раз быстрее, чем электромагнитный, и дозирует впрыскиваемое топливо с максимальной точностью.
Ремонт форсунок следует производить тогда, когда наблюдаются следующие признаки: расход топлива заметно повышен, провал при быстром нажатии на педаль газа, подтекание топлива или хлопки в выпускной системе. Холостые обороты автомобиля неустойчивы: стрелка тахометра постоянно "скачет" без причины. Проверка форсунок, как и их ремонт производится на специальных стендах, поэтому отремонтировать их самостоятельно трудно: установка давления всего на 10% выше номинального является причиной сбоев в работе двигателя. И даже если работа топливной системы не дает причин для беспокойства, диагностика форсунок – процесс, который рекомендуется проводить после каждых 60 000-70 000 км пробега авто.
fb.ru
Насос-форсунка (пьезо и электро)
"победном шествии" систем непосредственного впрыска топлива говорить не будем - наговорились.Поговорим о небольшой конкретике: о насосе-форсунке, которые уже успешно применяет не только фирма Mitsubishi, но и BOSCH. Для наглядности посмотрим на фото:
Здесь показаны насос-форсунки разных поколений, если так можно сказать. Слева - "вчерашний день", это насос-форсунка с электромагнитным клапаном. Справа "день сегодняшний", насос-форсунка с пьезоэлектрическим клапаном модели PPD 1/1.
Именно о ней и поговорим. Но для начала приведем сравнительные характеристики этих двух типов форсунок, откуда станет понятным причина перехода на насос-форсунки нового поколения.
За счет применения композитных материалов и уменьшения размеров плунжера повышено быстродействие и точность работы: диаметр плунжера в НФ ( насос-форсунке) с электромагнитным клапаном=8мм, а в НФ с пьезоэлектрическим клапаном диаметр плунжера намного меньше и равняется 6.35мм.
Но не это главное, другое: быстродействие пьезоэлектрического клапана в 3 - 5 раз превосходит быстродействие клапана с электромагнитным управлением.
Как мы знаем, система управления таких насос-форсунок может предусматривать несколько так называемых "дополнительных впрысков". Так вот, НФ электромагнитного типа может осуществлять их до 2 едениц.
НФ пьезоэлектрического типа - тоже, но с таким приятным "нюансиком" - время и количество дополнительных впрысков топлива может варироваться как по числу, так и по времени:
,- то есть, система управления теперь может управлять и количествами дополнительного впрыска топлива и временем между ними, в зависимости от условий работы двигателя. Если по условиям работы требуется после основного впрыска сделать только один дополнительный впрыск - так и делается. Если больше - это тоже в силах системы управления. Кроме того, если по тем же условиям работы требуется сократить или удлиннить временной разрыв между дополнительными впрысками - система управления способна это осуществить.
"Пилотный впрыск".
Насос-форсунка электромагнитного типа в силу своих конструктивных особенностей практически не способна изменить объем топлива для "пилотного" впрыска , он равняется приблизительно от 1 до 3 мм3. Насос-форсунка пьезоэлектрического типа стала "умнее", и в зависимости от требуемых условий может менять объем "пилотного"впрыска, правда, с одним только ограничением - минимальный объем может составлять не менее 0.5 мм3.
Кроме того, если НФ электромагнитного типа может осуществлять только один "пилотный" впрыск, то НФ пьезоэлектрического типа в зависимости от условий работы может делать их до 2 едениц, и притом - изменяемых по времени и объему.
Точность и, значит, качество работы определяется еще и условиями управления подачей топлива. НФ электромагнитного типа для этого использует гидромеханику, при помощи компенсанционного поршня, а НФ пьезоэлектрического типа использует электронное управление посредством пьезоэлектрического клапана.
Ну вот, теперь мы подошли к самой конкретике - к самому пьезоэлектрическому клапану.
Греческий язык нам подсказывает, что слово "пьезо" означает "давить, давлю". Обычно пьезоэлементы применяются в датчиках давления.
При воздействии давления на обкладках пьезоэлемента появляется разность потенциалов, которую можно измерить и использовать при дальнейших расчетах. В нашем же случае применяется так называемый "обратный пьезоэффект", когда при приложении напряжения к пьезоэлементу изменяются его геометрические размеры:
(металические обкладки на рисунке не показаны)
При отсутствии напряжения пьезоэлемент имеет один геометрический размер, при подаче на него напряжения - другой.
Приращение (изменение) длины пьезоэлемента прямо пропорционально прилагаемому напряжению:
Разбирающийся в электронике человек сразу же задаст такой вопрос: - Уважаемый, а насколько произойдет приращение длины пьезоэлемента при подаче на него напряжения? Хватит ли этого приращения для управления чем-либо? И хитро так улыбнется. Все правильно, не хватит. Толщина одного элемента пьезопривода приблизительно равняется 0.08мм, а приращение составит всего около 0.11 - 0.16%. Этого мало. И поэтому, например, что бы получить перемещение около 0.05мм требуется делать "наборный блок" из пьезоэлементов. Такие блоки получили название PIEZO-STACK, где отдельные пьезоэлементы разделены между собой металическими прокладками, служащими для подвода к ним напряжения.
Но и этого - мало! "Рабочий" ход пьезопривода приблизительно равняется 0.05мм. Нам же по техническим условиям нужно иметь ход перемещения около 0.09 - 1.1мм. Для "выравнивания" этого несоответствия и был придуман так называемый рычажной мультипликатор со специально подобранным передаточным отношением. Все, теперь "механическая" задача решена, дело осталось за малым: создать требуемое электронное управление для всего этого придуманного.
На фото: насос-форсунка с пьезоприводом (стрелка).
Владимир Петрович
dizelist.ru
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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.
загрузка...
worldfb.ru
Работу насос форсунки можно разделить на 4 хода плунжера:
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
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.
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.
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.
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.
ustroistvo-avtomobilya.ru
