Система впрыска насос-форсунками, устройство и принцип действия насос-форсунки

Главная  » Система впрыска  » Система впрыска насос-форсунками

Система впрыска насос-форсунками является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. В отличии от системы впрыска Common Rail в данной системе функции создания высокого давления и впрыска топлива объединены в одном устройстве – насос-форсунке. Собственно насос-форсунка и составляет одноименную систему впрыска.

Применение насос-форсунок позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива, выбросы вредных веществ, а также уровень шума.

В системе на каждый цилиндр двигателя приходится своя форсунка. Привод насос-форсунки осуществляется от распределительного вала, на котором имеются соответствующие кулачки. Усилие от кулачков передается через коромысло непосредственно к насос-форсунке.

Устройство насос-форсунки

Конструкция насос-форсунки включает плунжер, клапан управления, запорный поршень, обратный клапан и иглу распылителя.

Плунжер служит для создания давления топлива. Поступательное движение плунжера осуществляется за счет вращения кулачков распределительного вала, возвратное – за счет плунжерной пружины.

Клапан управления предназначен для управления впрыском топлива. В зависимости от привода различают электромагнитный и пьезоэлектрический клапаны. Пьезоэлектрический клапан пришел на смену электромагнитному клапану. Пьезоэлектрический клапан обладает большим быстродействием. Основным конструктивным элементом клапана является игла клапана.

Пружина форсунки обеспечивает посадку иглы распылителя на седло. Усилие пружины при необходимости поддерживается давлением топлива. Данная функция реализуется с помощью запорного поршня и обратного клапана. Игла распылителя предназначена для обеспечения непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания.

Управление насос-форсунками осуществляет система управления двигателем. Блок управления двигателем на основании сигналов датчиков управляет клапаном насос-форсунки.

Принцип действия насос-форсунки

Конструкция насос-форсунки обеспечивает оптимальное и эффективное образование топливно-воздушной смеси. Для этого в процессе впрыска топлива предусмотрены следующие 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.

Работа насос-форсунки осуществляется следующим образом. Кулачек распределительного вала через коромысло перемещает плунжер вниз. Топливо перетекает по каналам форсунки. При закрытии клапана происходит отсечка топлива. Давление топлива начинает расти. При достижении давления 13 МПа игла распылителя, преодолевая усилие пружины, поднимается и происходит предварительный впрыск топлива.

Предварительный впрыск топлива прекращается при открытии клапана. Топливо переливается в питающую магистраль. Давление топлива снижается. В зависимости от режимов работы двигателя может осуществляться один или два предварительных впрыска топлива.

Основной впрыск производится при дальнейшем движении плунжера вниз. Клапан снова закрывается. Давление топлива начинает расти. При достижении давления 30 МПа, игла распылителя, преодолевая усилие пружины и давление топлива, поднимается и происходит основной впрыск топлива.

Чем выше давление, тем больше количества топлива сжимается и соответственно больше впрыскивается в камеру сгорания двигателя. При максимальном давлении 220 МПа впрыскивается наибольшее количество топлива, тем самым обеспечивается максимальная мощность двигателя.

Основной впрыск топлива завершается при открытии клапана. При этом падает давление топлива и закрывается игла распылителя.

Дополнительный впрыск выполняется при дальнейшем движении плунжера вниз. Принцип действия насос-форсунки при дополнительном впрыске аналогичен основному впрыску. Обычно производится два дополнительных впрыска топлива.

устройство, неисправности, чистка и проверка

10.02.2022

С появлением инжекторной системы подачи топлива сложный узел – карбюратор – стал отходить на второй план, так как вместо него стали появляться более экономичные, эффективные и простые форсунки. Самое время узнать об их принципе действия, отличиях и распространенных неисправностях.

Топливная форсунка – расположение и принцип работы

Топливные форсунки принято располагать таким образом, чтобы бензин подавался в цилиндры двигателя. И здесь есть два варианта:

• MPI – посредственный впрыск. Считается самым распространенным и простым. Форсунки применяются самые обычные и устанавливаются на впускной коллектор двигателя или его ответную часть на ГБЦ. Смешивание топлива и воздуха происходит во впускном коллекторе
• Непосредственный впрыск (GDI, TSI TCe) – по-другому принято называть «прямой впрыск». Форсунки монтируются на ГБЦ, а топливо подается непосредственно в цилиндры двигателя. Здесь используются инжектора высокого давления, а подача топлива осуществляется производительным механическим насосом. Кстати, форсунки непосредственного впрыска используются и на дизельных моторах.

Принцип действия и конструкция форсунок предельно просты: она представляет собой клапан с электрическим магнитом внутри. При подаче напряжения на катушку магнита, клапан открывается и пропускает топливо под большим давлением. Благодаря узкому соплу на рабочей части, бензин подается не струей, а распыляется мельчайшими каплями. 

Однако бензиновые и дизельные форсунки отличаются конструктивно и принцип действия у них отличается, несмотря на одинаковую суть работы. Предлагаем эти различия рассмотреть подробно.

Бензиновая форсунка

Обладает большим сечением и может иметь несколько сопел. Бензиновая форсунка не предназначена для работы с большим давлением. Максимум, что может выдать топливный насос – 10 бар, а до форсунки, благодаря регулятору доходит 3 бара. При превышении этих значений клапан форсунки может открыться и пропускать топливо в неподходящее для этого время.

Работа форсунки серьезно зависит от команд, которые ей отправляет ЭБУ двигателя. Подаются эти команды в виде импульсов, которые еще принято называть «длительностью впрыска». Чем дольше происходит впрыск, тем сильнее наполняется камера сгорания. Длительность впрыска регулируется контроллером, который активирует работу форсунки в момент такта впуска. 

Дизельные форсунки

Устройство и работа дизельного инжектора намного сложнее. Это и объясняется высокую стоимость дизельных форсунок. Однако следует отметить их лучшую ремонтопригодность. Но дизельные форсунки делятся на три типа:

• Механические – здесь нет электронных компонентов. Подача топлива осуществляется насосом высокого давления в заданной последовательности. И при достижении определенного уровня давления топлива, форсунка открывается, пропуская солярку в камеру сгорания. Под действием пружины плунжерный клапан возвращается в исходное положение и запирает иглу, чтобы исключить дальнейшую подачу топлива.
• Электромеханическая – следующий этап развития дизельных форсунок. Наблюдая за успехом бензиновых инжекторов, инженеры быстро переняли эту идею для работы дизельных форсунок. Теперь за открытие клапана отвечает электромагнит, а управляет всем этим ЭБУ двигателя. 
• Насос-форсунка. В данном случае полностью отсутствует ТНВД. Топливо подается насосом низкого давления на форсунку. В нужный момент кулачок распредвала ударяет по плунжерной паре и открывает иглу форсунки. А уже имеющееся давление проталкивает солярку через сопло, впрыскивая в двигатель.

Форсунки, работающие с соляркой, имеют более узкие каналы. Проблема в том, что дизельное топливо должно дозироваться иначе, ведь воспламенение происходит не системой зажигания, а от сжатия и большой температуры внутри цилиндров ДВС. 

К сожалению, дизельные форсунки не такие живучие, как бензиновые и сейчас мы рассмотрим их основные поломки.

Проблемы и неисправности форсунок двигателя

Дизельные и бензиновые форсунки страдают по-разному. Поэтому справедливо их проблемы рассмотреть отдельно.

Дизельные инжектора

Основная проблема – это некачественное топливо. Неправильный состав заставляет топливо гореть не тогда, когда это нужно. В результате перегорают детали форсунки. Кроме того, лишняя грязь в солярке попадает на рабочие поверхности клапана и оказывается между иглой и корпусом форсунки. В результате трения этих пар происходит нарушение герметичности инжектора. 

Неисправности форсунки почти всегда сопровождаются износом ТНВД. Дело в том, что от проблем с топливом первым страдает именно насос, а весь результат его износа попадает в форсунки, которые и страдают от стружки. Стружка наносит фатальный урон форсунке и зачастую она после этого ремонту не подлежит. 

Загрязнение дизельных форсунок происходит реже ввиду того, что первые проблемы убивают ее быстрее. Но, тем не менее, засорение тоже имеет место быть. Их чистят, но с полной разборкой и дефектовкой. 

Бензиновые форсунки

Основные проблемы бензина – это лаковые отложения, которые могут оказаться на наружной части сопел или застрять внутри форсунок. К сожалению, проблема эта неизбежна и со временем инжектора придется чистить. Если этого не делать, то возникнут следующие симптомы:

• потеря мощности;
• рывки при движении;
• увеличение расхода топлива;

Забитые форсунки ухудшают свою пропускную способность. В результате, это сказывается на работе двигателя. 

Чистка форсунок – способы

Когда говорят о чистке форсунок, прежде всего, имеют ввиду именно бензиновые инжектора. Существуют следующие способы чистки:

1. Чистка в ультразвуковой ванне.
2. Промывка при помощи станции.
3. Промывка присадками.

Способ с ультразвуком представляет собой процесс погружения снятых с автомобиля форсунок в специальную ванну с моющей жидкостью. Далее на форсунки воздействуют ультразвуковые волны, которые разрушают грязь и очищают инжектора. 

Промывка при помощи станции осуществляется без снятия рампы и форсунок с автомобиля. Но, вместо топливного бака, к рампе подключается бак с моющей жидкостью и собственным насосом. Таким образом, система впрыска пропускает через себя промывочную жидкость и очищается. 

Кстати, воспроизвести работу такой станции можно самостоятельно. При помощи обычного компрессора для подкачки шин, шланга и пластиковой бутылки можно сделать устройство, позволяющее мыть форсунки самостоятельно. 

Присадки добавляются в топливный бак и немного меняют состав бензина, превращая его в моющую жидкость. В этом случае промывается вся топливная система, но есть опасность – если в баке слишком много грязи, вся она может подняться и усугубить ситуацию с форсунками, забив их еще сильнее. 

Чтобы помыть дизельные форсунки, их необходимо полностью разобрать. Детали очищаются отдельно специальными жидкостями и ветошью. Процесс немного напоминает чистку оружия. 

Может быть интересно: Карбюратор Солекс – история, модификации, достоинства и недостатки.

Интересное по теме:

Рекомендуем:

Что вызывает отсутствие импульса форсунки [Советы и рекомендации] – Rx Mechanic

Автомобиль не заводится? Плохая стабильность на холостом ходу? Плохая производительность и повышенный расход топлива?

Все двигатели нуждаются в трех вещах для запуска и правильной работы: искра, подача топлива и компрессия. проверьте некоторые моменты, такие как система безопасности, уровень топлива, состояние свечей зажигания, компрессия в цилиндре достаточно хороша для сжатия топлива, угол поворота коленчатого вала и, наконец, импульс форсунки, поэтому давайте предположим, что все вышеперечисленное контрольный список находится в очень хорошем состоянии, за исключением наличия форсунки импульс, поэтому в этом руководстве я собираюсь показать вам, что значит инжектор, как они работают и что вызывает отсутствие импульса инжектора.

Важно изучить некоторые основы топливной форсунки, чтобы лучше понять сегодняшнюю тему, что вызывает отсутствие импульса форсунки. Итак, давайте начнем

Система впрыска топлива

История впрыска топлива

В более старых автомобилях для подачи топлива в двигатель использовались карбюраторы, представляющие собой механические устройства для смешивания воздуха и топлива, а поскольку механические системы впрыска имеют низкую регулировку, которая подходит различные условия работы двигателей, такие как различные температуры, высота рабочих нагрузок и угол опережения зажигания.

Идея электронных систем впрыска топлива была разработана для решения проблем старых механических систем впрыска, поэтому, полагаясь на считывание данных другого датчика, поступающих в блок управления, анализируйте эти данные и возвращайте точное количество топлива, необходимое для лучшей работы двигателя. и в то же время лучший расход топлива, эти современные системы EFI обычно состоят из некоторых основных компонентов, таких как топливный насос, топливная рампа, топливная форсунка.

Мы видели два типа топливных систем: системы впрыска топлива в дизельных двигателях и бензиновые или октановые двигатели. Мы уделяем особое внимание двигателю с искровым зажиганием (SI Engine), который управляется Octane или Petrol.

Что такое топливная форсунка?

Форсунка на базовом изображении представляет собой клапан с электронным управлением, в который подается топливо под давлением от топливного насоса при определенном уровне давления. Форсунка может открываться и закрываться с помощью электромагнита на очень высокой скорости — эта скорость контролируется электронным блоком управления с помощью .

Метод ШИМ (широтно-импульсной модуляции), поэтому, когда форсунка получает сигнал от блока управления на открытие, электромагнит перемещает плунжер, позволяя топливу под давлением выходить в виде очень мелких капель, и это происходит, когда топливо проходит через очень высокотехнологичная форсунка, которая распыляет топливо, чтобы облегчить его сжигание, количество топлива определяется количеством времени, в течение которого форсунка открыта (длительность импульса). Вы можете узнать больше о том, как работают системы впрыска топлива

Вариант электронной системы впрыска топлива

MPI, GDI и SPI  все это профили форсунок, SPI (одноточечный впрыск)  это самая ранняя настройка с одной форсункой на корпусе дроссельной заслонки независимо от того, сколько цилиндров в двигателе, всегда есть один порт для подачи топлива, эта установка используется в переходный период от использования карбюраторов к использованию систем EFI, также они имеют много недостатков, таких как неравномерная форма и плохое распределение топлива по цилиндрам MPI (многоточечный впрыск).

Отличие этой системы в том, что на каждый цилиндр своя форсунка, причем форсунки размещены как можно ближе к впускному клапану. Это позволяет ЭБУ задавать желаемое соотношение воздух/топливо для любого из возможных цилиндров в дополнение к однородному распределению топлива по каждому цилиндру; самая современная установка форсунок — GDI (Gasoline Direct Injection). В этой настройке форсунки расположены прямо над цилиндром рядом со свечой зажигания, поэтому топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Эта идея увеличивает мощность двигателя, а также снижает выбросы выхлопных газов.

Управление топливными форсунками

Узнав, что такое форсунка и как она работает, возникает вопрос, что делает форсунку плохой и что вызывает отсутствие импульса форсунки? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны углубиться в то, что управляет форсункой и что обеспечивает точную синхронизацию между каждым импульсом, выполняемым ЭБУ, ЭБУ управляет этим процессом, включая и выключая цепь заземления форсунки в зависимости от того, что требуется. для двигателя это означает, что если цепь заземления форсунки включена, то топливо распыляется на впускной клапан.

Что вызывает отсутствие импульса на форсунку?

Когда топливо распыляется и смешивается с воздухом во впускном коллекторе, а также из-за низкого давления во впускном коллекторе топливовоздушная смесь испаряется. Именно здесь работает датчик ECU впрыска топлива и посылает сигнал ECU, чтобы обеспечить правильное соотношение воздушно-топливной смеси, объем топлива, который должен быть взят из топливного насоса, определяется объемом воздуха, забираемого двигателем и двигателем. RPM, есть также датчики, которые предоставляют ECU необходимые данные, включая рабочую нагрузку, состав выхлопных газов, температуру окружающей среды двигателя, все эти собранные данные для ECU определяют количество топлива, которое необходимо впрыскивать для обеспечения плавной работы.

Наиболее важными сигналами, определяющими точность сигнала, поступающего из ЭБУ на форсунки, являются датчик положения коленчатого вала и датчик положения распредвала, поэтому для проверки неисправной форсунки необходимо проверить напряжение на форсунке при повороте ключа зажигания включено: НЕТ НАПРЯЖЕНИЯ? а почему нет питания на форсунки?

«Таким образом, проблема может заключаться в перегоревшем предохранителе форсунки, неисправном реле питания форсунки или неисправном жгуте проводов» предохранитель форсунки и реле обычно находятся в блоке реле в моторном отсеке; Плавкие предохранители используются для защиты всех электрических цепей и компонентов при подаче на них питания, а предохранители защищают топливный насос, топливные форсунки и электронные схемы от короткого замыкания. Когда эти предохранители перегорают, система, которую они поддерживают, перестает работать, и двигатель останавливается. В результате нет импульса форсунки при прокручивании коленчатого вала.

Чтобы проверить перегоревший предохранитель, вы должны вытащить предохранитель из своего места и проверить его, осмотрев внутренний провод, чтобы убедиться в его целостности, если вы видите, что он перерезан, вы должны заменить его новым с тем же номиналом, также попробуйте поменять реле на другое реле с таким же значением и попробовать.

Если после всего этого вы получили тот же результат, значит пора проверить сами форсунки если нет импульса форсунки на одном цилиндре попробуйте отключить форсунки по одной; если двигатель запускается при отключенной конкретной форсунке, значит, неисправная форсунка нуждается в замене

Другой способ проверить форсунку — измерить сопротивление каждой форсунки между двумя клеммами и сравнить его с максимальным и минимальным значениями, указанными в паспорте форсунки; если результат выходит за допустимые границы, то менять эту форсунку.

В этом случае нет импульса форсунки или искры, а значит, если ваш ЭБУ не работает, в этом случае вам необходимо менять ЭБУ или обратиться к специалисту.

Вам может понравиться: При полном баке загорается индикатор низкого уровня топлива Причины и способы их устранения

Ответ: Блок управления двигателем представляет собой электронный мозг, который используется для управления импульсами топливных форсунок путем сбора данных с различных датчиков вдоль топливной магистрали.

Вопрос: Почему на топливные форсунки не подается питание?

Ответ: Проблема может заключаться в перегоревшем предохранителе цепи форсунки, неисправности в жгуте проводов к форсунке или неисправном реле питания топливной форсунки.

Вопрос: Как узнать, пульсируют ли мои форсунки?

Ответ: С помощью простого диагностического инструмента, называемого NOID light, этот инструмент обнаруживает цифровой сигнал, поступающий от ECU, и мигает светодиодом, поэтому, если светодиод не мигает во время запуска, это означает, что импульсы не поступают. ЭБУ.

Вопрос: Как проверить топливную форсунку?

Ответ: При использовании омметра для измерения сопротивления между клеммами форсунки и сравнения его с номинальным значением хорошей форсунки, как правило, когда соленоиды укорачиваются внутри, падение сопротивления приводит к тому, что потребляется гораздо больший ток, что приводит к перегорела цепь драйвера

Вопрос: Как исправить заклинившую форсунку?

Ответ: Заедание или засорение форсунки — очень широко известная проблема, возникающая из-за накопления нагара, образующегося при использовании низкокачественного топлива, поэтому регулярное использование очистителя топливной системы может помочь вам в этой миссии. .

 Последние слова

В общем, топливные форсунки могут вызвать много проблем в вашем двигателе, и при небольшой осторожности могут продлить срок службы двигателя, и, как и любая другая часть вашего автомобиля, она нуждается в регулярном обслуживании, поэтому, если вы Если вы планируете эксплуатировать свой автомобиль с большим пробегом и предотвратить внезапное застревание, вам необходимо регулярно осматривать и очищать топливные форсунки от нагара на них. Кроме того, отличный способ всегда поддерживать форсунку в хорошем состоянии — это использовать присадки к топливу, которые обеспечат чистоту форсунки и повысят производительность двигателя.

Узнайте больше:

• Все, что вам нужно знать о двигателе Тома Огла
• Как очистить поршни, не снимая
• Все, что нужно знать о взрыве двигателя от
• Как проверить давление топлива без манометра

Как работают дизельные топливные форсунки

Рынок дизельного топлива продолжает расти из года в год, так как потребность в надежных автомобилях малой и большой грузоподъемности возрастает в основном в странах среднего и третьего мира. По мере совершенствования инфраструктуры во всем мире растет и потребность в надежных рабочих грузовиках. J.D. Power and Associates прогнозирует, что продажи дизельных двигателей увеличатся более чем в три раза в течение следующих 10 лет, что составит более 10% всех продаж автомобилей по сравнению с 3,6% всего 10 лет назад в 2005 году. С 2000 по 2005 год количество регистраций дизельных двигателей увеличилось более чем на 80%. более 550 000 автомобилей. С 2005 по 2015 год это число увеличилось еще на 67%.

Как работают топливные форсунки

Топливные форсунки — это небольшие электрические компоненты, которые используются для подачи топлива через распылитель непосредственно во впускной коллектор перед впускным клапаном в дизельном двигателе. Форсунки дизельного топлива довольно сложны; инжектор имеет фильтр с высокой микронной проницаемостью на верхней входной стороне, который соответствует небольшим отверстиям подкожного размера на дне для распыления дизельного топлива. Дизельное топливо действует как источник смазки для внутренних частей форсунки. Основной причиной неисправности форсунок является наличие воды в топливе. Когда вода в топливе вытесняет смазочные свойства, внутренние детали быстро изнашиваются, и форсунка в целом может довольно быстро выйти из строя.

Форсунки являются чрезвычайно важным компонентом двигателя. Клапан форсунки открывается и закрывается при тех же оборотах, что и дизельный двигатель. Типичная скорость вращения дизельных двигателей в Северной Америке составляет около 1800 об/мин. Это примерно 140 000 оборотов в час! Помимо воды в топливе, форсунки подвергаются воздействию нагара и частиц грязи, попадающих в агрегат через неисправный элемент воздушного фильтра. Тип топлива, качество и используемые присадки также оказывают значительное влияние на ожидаемый срок службы топливной форсунки. ECM (модуль управления двигателем) управляет топливными форсунками в большинстве электрических дизельных двигателей. На дизельные форсунки постоянно подается питание при повороте ключа зажигания независимо от того, провернут ли двигатель. ECM заземляет форсунку, замыкая цепь и вызывая открытие форсунки. ECM после получения информации от различных контрольных датчиков определяет продолжительность времени, в течение которого форсунки должны быть заземлены для впрыска точного количества топлива с учетом требуемой мощности двигателя.

Процесс открытия, закрытия дизельных форсунок и подачи нужного количества топлива происходит за миллисекунды. Включение цикла форсунки в среднем занимает от 1,5 до 5 миллисекунд. Форсунки дизельного топлива бывают разных форм и размеров в зависимости от марки и модели двигателя, а также потребляемой мощности. Автомобильные форсунки немного меньше, чем дизельные двигатели для тяжелых условий эксплуатации, и измеряются в кубических дюймах. Существует два типа дизельных топливных форсунок: первый называется впрыском в корпус дроссельной заслонки, где 1-2 форсунки расположены в самом корпусе дроссельной заслонки в дизельном двигателе и подают дозированное количество распыленного топлива во впускной коллектор. Эта система подачи по существу заряжает впуск, а впускной клапан втягивает топливо в цилиндр двигателя. Вторая система подачи, известная как топливная форсунка с индивидуальным портом, является более новой и более экономичной. Портовый впрыск более эффективен, чем карбюратор, поскольку он адаптируется к плотности воздуха и высоте над уровнем моря и не зависит от вакуума во впускном коллекторе.

При впрыске с дроссельной заслонкой неэффективность возникает, когда в ближайших к форсункам цилиндрах смесь лучше, чем в самых дальних. При портовом впрыске этот недостаток устраняется за счет впрыска одинакового количества топлива в каждый цилиндр двигателя.

Детали форсунки

Каждая топливная форсунка немного отличается, но все они состоят из 15 основных частей, включая фильтр, направляющее кольцо, пружину сердечника, пружину седла, седло, полюсный наконечник, стопор, катушку соленоида, корпус соленоида, кольцо сердечника, сердечник, корпус наконечника распылителя, направляющая и наконечник распылителя. Поток топлива регулируется блоком управления двигателем путем поднятия шарика со своего места. Это позволяет топливу течь через отверстие седла, а затем через неподвижную направляющую пластину с несколькими отверстиями. Направляющая пластина служит для направления распыления топлива. Этот тип инжектора имеет угол распыления от 10 до 15 градусов.