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.
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.
Конструкция насос-форсунки обеспечивает оптимальное и эффективное образование топливно-воздушной смеси. Для этого в процессе впрыска топлива предусмотрены следующие фазы:
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.
Как уже говорит само название, насос-форсунка представляет собой впрыскивающий насос с узлом управления и форсунку в едином узле.
На каждый цилиндр двигателя приходится по насос-форсунке. Поэтому отсутствуют топливопроводы высокого давления, которые имеются на двигателе с ТНВД.
Как и ТНВД с форсунками, система впрыска с насос-форсунками выполняет следующие функции:
Насос-форсунки расположены непосредственно в головке блока.
Насос-форсунки крепятся в головке блока. При установке насос-форсунок необходимо следить за правильным положением их.
Если насос-форсунка не стоит под прямым углом к головке блока, может ослабнуть крепежный болт. Вследствие этого возможно
повреждение как насос-форсунки, так и головки блока.
На распределительном валу имеется четыре кулачка для привода насос-форсунок. Посредством коромысел усилие передается на плунжеры насос форсунок.
Требования к процессам смесеобразования и сгорания
Обязательным условием эффективного сгорания является хорошее смесеобразование. Для этого топливо должно подаваться в цилиндр в нужном количестве, в нужный момент и под высоким давлением. Уже при незначительных отклонениях от требуемых параметров распыления топлива отмечается увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, повышение шумности процесса сгорания и увеличение расхода топлива. Важным моментом для процесса сгорания в дизельном двигателе является малая величина задержки самовоспламенения. Задержка самовоспламенения представляет собой промежуток времени между началом впрыска топлива и началом повышения давления в камере сгорания. Если в этот временной промежуток подается большое количество
топлива, то это ведет к резкому повышению давления в камере сгорания и, тем самым, к увеличению уровня шума процесса сгорания.
Предварительный впрыск
Для достижения максимально возможной плавности протекания процесса сгорания перед основным впрыском осуществляется
предварительный впрыск малого количества топлива под небольшим давлением. Благодаря сгоранию этого малого количества топлива в камере сгорания повышаются давление и температура. Вследствие этого происходит ускоренное самовоспламенение топлива, поданного в ходе основного впрыска. Предварительный впрыск и наличие паузы между предварительным и основным впрыском способствует тому, что давление в камере сгорания повышается не скачкообразно, а относительно равномерно. Вследствие этого достигается снижение шумности процесса сгорания и уменьшение эмиссии окислов азота.
Основной впрыск
При основном впрыске необходимо достичь хорошего смесеобразования для возможно полного сгорания топлива. Благодаря высокому давлению впрыска достигается очень тонкий распыл топлива, что позволяет получить весьма равномерную смесь топлива и воздуха. Полное сгорание топлива обеспечивает уменьшение выброса вредных веществ и повышение мощности двигателя.
Конец впрыска топлива
Для хорошей работы двигателя важно, чтобы в конце процесса впрыска давление впрыска резко упало, а игла распылителя быстро
возвратилась в исходное положение. При этом предотвращается попадание топлива в камеру сгорания под низким давлением и с
плохим распылом. Такое топливо сгорает не полностью, что ведет к увеличению токсичности выхлопа.
Процесс впрыска топлива, обеспечиваемой системой впрыска с применением насос- форсунок, с уменьшенным давлением при
предварительном впрыске, повышенном давлении и быстром протекании процесса основного впрыска способствует улучшению
показателей работы двигателя.
Заполнение камеры высокого давления
При процессе заполнения камеры высокого давления плунжер под действием пружины движется кверху, что ведет к увеличению объема камеры. Электромагнитный клапан управления насос-форсункой бездействует. Игла клапана находится в положении, открывающем путь топливу из питающей магистрали в камеру высокого давления. Топливо под давлением поступает из питающей магистрали в камеру высокого давления.
Кулачок распределительного вала через коромысло поджимает плунжер книзу; плунжер, в свою очередь, отжимает топливо из камеры
высокого давления в питающую магистраль. Протекание процесса впрыска топлива происходит под управлением блока управления
двигателя через электромагнитный клапан. По сигналу от блока управления двигателем игла электромагнитного клапана прижимается
к седлу, перекрывая путь топливу из камеры высокого давления в питающую магистраль. Вследствие этого происходит повышение
давления в камере. Когда давление достигает 180 бар, оно становится выше, чем усилие пружины распылителя. Игла
распылителя приподнимается, и начинается предварительный впрыск.
Начало предварительного впрыска
Демпфирование хода иглы распылителя
В процессе предварительного впрыска ход иглы распылителя демпфируется гидравлическим буфером, что дает возможность точно дозировать количество впрыскиваемого топлива.
Это происходит таким образом:
на первой трети хода ничто не мешает ходу иглы. При этом в камеру сгорания предварительно впрыскивается топливо
Как только демпферный клапан начнет перемещаться по сверлению корпуса распылителя, топливо над иглой распылителя сможет поступать под давлением в зону размещения пружины только через зазор снизу демпферного клапана. Вследствие этого возникает
гидравлический буфер, который ограничивает ход иглы распылителя при предварительном впрыске.
Непосредственно после открытия иглы форсунки заканчивается предварительный впрыск. Под действием увеличивающегося
давления перепускной клапан движется книзу, тем самым увеличивая объем камеры высокого давления. Вследствие этого давление
на короткое время падает, и игла форсунки закрывается. Предварительный впрыск закончился. Вследствие движения книзу перепускного клапана пружина распылителя сжимается сильнее. Поэтому для повторного открытия иглы форсунки при последующем основном впрыске необходимо давление топлива больше, чем при предварительном впрыске.
Вскоре после запирания иглы распылителя давление в камере высокого давления опять поднимается. Электромагнитный клапан закрыт, и поршень насос-форсунки движется вниз. Когда давление достигает примерно 300 бар, оно становится больше, чем давление
пружины распылителя. Игла распылителя снова поднимается, и в камеру сгорания впрыскивается основная порция топлива.
Давление при этом поднимается до 2050 бар, поскольку в камере высокого давления сжимается больше топлива, чем может его выйти
через распылитель. При достижении двигателем максимальной мощности, а также при наибольшем крутящем моменте и одновременно
самым большом количестве впрыскиваемого топлива давление максимально.
Конец впрыска наступает, когда с блока управления двигателя перестает поступать сигнал на электромагнитный клапан.
При этом игла клапана под действием пружины отходит от седла, и сжимаемое плунжером топливо может поступать в питающую
магистраль. Давление топлива падает. Игла распылителя закрывается, и перепускной клапан под действием пружины распылителя
возвращается в исходное положение. Основной впрыск закончился.
Топливо засасывается механическим топливным насосом через фильтр из топливного бака и подается по питающей магистрали в головке блока к насос-форсункам. Избыточное топливо подается обратно в топливный бак через сливную магистраль в головке блока, датчик температуры топлива и охладитель топлива.
Топливный насос расположен непосредственно за вакуумным насосом на головке блока цилиндров. Топливный насос подает топливо из бака к насос- форсункам. Оба насоса имеют общий привод от распределительного вала и поэтому обозначаются как единый тандемный насос.
Топливный насос — это устройство, которое нагнетает дизельное топливо в двигатель. Насос создает давление и впрыскивает топливо, нагнетая сжатый воздух под высоким давлением в камеру сгорания. ТНВД обеспечивает оптимальную калибровку и подачу топлива. В свою очередь, насос топливной форсунки помогает максимально увеличить мощность, эффективность и расход топлива вашего автомобиля. Большинство наших клиентов покупают ТНВД, потому что хотят максимально увеличить тяговое усилие своего грузовика или трактора и оптимизировать расход топлива.
Компания Hart’s Diesel & Machine предлагает различные варианты топливного насоса высокого давления. Здесь, в Hart’s Diesel, мы предлагаем несколько различных вариантов насосов для удовлетворения ваших потребностей в ТНВД. В зависимости от ваших потребностей в тяге, мы обязательно подберем для вас подходящий топливный насос высокого давления. Мы будем рады ответить на любые ваши вопросы о наших топливных насосах высокого давления.
13 мм насос с насосом с впрыском топлива - 5 200 долларов
13 мм насоса топливного впрыска топливного топлива (большой кулачок) - 6 800 долл. США
14 мм насос топливного впрыска - $ 6,800
14 мм насос для топливного насоса (большой камеру) - 9 2009 000
16 ммммм -насос - 9,900 долл.
16-мм топливный насос высокого давления (большой кулачок) — 12 500 долларов США
Насос высокого давления — 19 500 долларов США
Трехходовой клапан сброса давления — 300 долларов США
Наши самые популярные ТНВД включают 13-мм со смещенным ТНВД и 16-мм ТНВД. Цена обоих этих насосов варьируется от 5 200 до 12 500 долларов. Еще одним отличным вариантом для топливных насосов высокого давления является наш встроенный топливный насос высокого давления под названием Billet Pump. Насос для заготовок спроектирован и изготовлен непосредственно в Hart’s Diesel и предлагает нашим клиентам ТНВД, не похожий ни на что другое на рынке.
Приобретение насоса для впрыска топлива в Hart’s Diesel дает множество преимуществ. Во-первых, наш насос для заготовок полностью спроектирован и изготовлен на нашем станке с ЧПУ. Наш станок с ЧПУ выполняет такие задачи, как сверление, шлифование, фрезерование и многое другое для создания дизельного насоса для заготовок Hart’s Diesel. Наш 14-мм топливный насос высокого давления и 16-миллиметровый топливный насос высокого давления предлагают нашу индивидуальную конструкцию ствола и плунжера. Другие преимущества покупки ТНВД в Hart’s Diesel включают повышение производительности автомобиля, долговечность и бесперебойную работу.
Помимо преимуществ продукта, клиенты Hart's Diesel получают замечательные преимущества. Нашим приоритетом номер один является удовлетворение всех ваших потребностей. Нужна ли вам помощь в выборе топливного насоса для впрыска топлива или вы хотите, чтобы мы рассказали вам больше о наших вариантах топливных насосов для впрыска топлива, мы хотим помочь вам любым возможным способом. Компания Hart’s Diesel & Machine всегда заботится о счастье наших клиентов, и мы хотим, чтобы вы это знали!
Мы не только предлагаем нашим клиентам возможность приобрести наши топливные насосы высокого давления, но также предлагаем им наши услуги по ремонту и восстановлению системы впрыска топлива. Эта услуга предлагается для предотвращения дальнейших расходов в будущем. Средняя стоимость восстановления ТНВД здесь, в Hart’s Diesel, обычно составляет 300 долларов. В зависимости от того, насколько обширен ремонт или восстановление, цена может быть дешевле или дороже. Техническое обслуживание топливного насоса высокого давления может помочь продлить срок его службы, чем если бы он не обслуживался. Топливные насосы высокого давления стоят недешево, поэтому мы рекомендуем ремонт и восстановление системы впрыска топлива, чтобы поддерживать эффективность вашего топливного насоса высокого давления.
Не совсем готовы к новой детали? Вместо этого вы хотите отремонтировать или восстановить топливный насос высокого давления, турбонагнетатель или инжектор? Позвольте компании Hart’s Diesel & Machine помочь вам с ремонтом или восстановлением уже сегодня!
Узнать больше
Если вы готовы приобрести качественные рабочие детали или отремонтировать свои рабочие детали, свяжитесь с нами сегодня!
Узнать больше
© Copyright 2019 Hart's Diesel & Machine | Политика конфиденциальности
1154 MO-5 Fayette, MO 65248 | (660) 248-2662
Веб-дизайн и SEO от Igniting Business
Вход для персонала
Ханну Яаскеляйнен, Магди К. Хайр
Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему для просмотра полной версии этой статьи.
Резюме : Систему впрыска топлива можно разделить на стороны низкого и высокого давления. К компонентам низкого давления относятся топливный бак, топливный насос и топливный фильтр. Компоненты стороны высокого давления включают насос высокого давления, аккумулятор, топливную форсунку и форсунку топливной форсунки. Для использования с различными типами систем впрыска топлива был разработан ряд конструкций впрыскивающих форсунок и различных способов приведения в действие.
Для того чтобы система впрыска топлива выполняла свое назначение, в нее должно поступать топливо из топливного бака. Это роль компонентов топливной системы низкого давления. Сторона низкого давления топливной системы состоит из ряда компонентов, включая топливный бак, один или несколько насосов подачи топлива и один или несколько топливных фильтров. Кроме того, многие топливные системы содержат охладители и/или нагреватели для лучшего контроля температуры топлива. На рис. 1 показаны два примера схем топливных систем низкого давления: один для большегрузного дизельного грузовика и один для легкого дизельного пассажирского автомобиля 9.0108 [1590] [1814] .
Топливный бак представляет собой резервуар, в котором хранится запас топлива и который помогает поддерживать его температуру на уровне ниже точки воспламенения. Топливный бак также служит важным средством отвода тепла от топлива, которое возвращается из двигателя [528] . Топливный бак должен быть коррозионностойким и герметичным до давления не менее 30 кПа. Он также должен использовать некоторые средства для предотвращения чрезмерного накопления давления, такие как вентиляционный или предохранительный клапан.
Насос подачи топлива, часто называемый подъемным насосом, отвечает за забор топлива из бака и подачу его к насосу высокого давления. Современные топливные насосы могут иметь электрический или механический привод от двигателя. Использование топливного насоса с электрическим приводом позволяет разместить насос в любом месте топливной системы, в том числе внутри топливного бака. Насосы, приводимые в движение двигателем, прикреплены к двигателю. Некоторые топливные насосы могут быть встроены в блоки, выполняющие другие функции. Например, так называемые тандемные насосы представляют собой агрегаты, в состав которых входят топливный насос и вакуумный насос для усилителя тормозов. Некоторые топливные системы, например, основанные на насосе распределительного типа, включают в себя подающий насос с механическим приводом и насос высокого давления в одном блоке.
Топливные насосы обычно рассчитаны на подачу большего количества топлива, чем потребляется двигателем при любой конкретной операционной системе. Этот дополнительный поток топлива может выполнять ряд важных функций, включая подачу дополнительного топлива для охлаждения форсунок, насосов и других компонентов двигателя и поддержание более постоянной температуры топлива во всей топливной системе. Кроме того, избыточное топливо, нагретое при его контакте с горячими деталями двигателя, может быть возвращено в бак или топливный фильтр для повышения работоспособности автомобиля при низких температурах.
Безаварийная работа дизельной системы впрыска возможна только при использовании фильтрованного топлива. Топливные фильтры помогают уменьшить повреждения и преждевременный износ от загрязнений, удерживая очень мелкие частицы и воду, чтобы предотвратить их попадание в систему впрыска топлива. Как показано на рисунке 1, топливные системы могут содержать одну или несколько ступеней фильтрации. Во многих случаях курсовая решетка также располагается у топливозаборника, расположенного в топливном баке.
В двухступенчатой системе фильтрации обычно используется первичный фильтр на входе топливного насоса и вторичный фильтр на выходе. Первичный фильтр необходим для удаления более крупных частиц. Вторичный фильтр необходим для того, чтобы выдерживать более высокое давление и удалять более мелкие частицы, которые могут повредить компоненты двигателя. Одноступенчатые системы удаляют более крупные и более мелкие частицы в одном фильтре.
Фильтры могут быть коробчатого типа или со сменными элементами, как показано на рис. 2. Коробчатый фильтр может быть полностью заменен при необходимости и не требует очистки. Фильтры со сменным элементом должны быть тщательно очищены при замене элементов, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать попадания остатков грязи на сложные детали системы впрыска топлива. Фильтры могут быть изготовлены из металла или пластика.
Рисунок 2 .а) Тип коробки; (б) Тип элемента
Обычными материалами для современных элементов топливного фильтра являются синтетические волокна и/или целлюлоза. Можно также использовать микроволокна из стекловолокна, но из-за риска перемещения мелких кусочков стекловолокна, оторванных от основного элемента, в критические компоненты топливной системы, их использование в некоторых случаях не рекомендуется [2046] . В прошлом также использовались гофрированная бумага, набитая хлопчатобумажная нить, древесная стружка, смесь набивной хлопчатобумажной нити и древесных волокон и намотанный хлопок [529] .
Требуемая степень фильтрации зависит от конкретного применения. Как правило, при последовательном использовании двух фильтров первичный фильтр задерживает частицы размером примерно до 10–30 мкм, а вторичный фильтр способен задерживать частицы размером более 2–10 мкм. По мере развития топливных систем зазоры и нагрузки на компоненты высокого давления увеличиваются, и потребность в чистом топливе становится все более острой. Способность топливных фильтров удовлетворять потребности в более чистом топливе [2047] , а также методы количественной оценки допустимых уровней загрязнения топлива необходимы для развития [2048] .
В дополнение к предотвращению попадания твердых частиц в систему подачи топлива и оборудование для впрыска, вода в топливе также должна быть предотвращена от попадания воды в критические компоненты системы впрыска топлива. Свободная вода может повредить компоненты системы впрыска топлива, смазываемые топливом. Вода также может замерзнуть в условиях низких температур, а лед может заблокировать небольшие каналы системы впрыска топлива, перекрывая подачу топлива к остальной части системы впрыска топлива.
Воду можно удалить из топлива, используя два общих подхода. Поступающее топливо может подвергаться действию центробежных сил, которые отделяют более плотную воду от топлива. Гораздо более высокая эффективность удаления может быть достигнута с помощью фильтрующего материала, который отделяет воду. На рис. 3 показан фильтр, использующий комбинацию фильтрующего материала и центробежного подхода.
Различные водоразделительные среды работают по разным принципам. Гидрофобный барьерный материал , такой как обработанная силиконом целлюлоза, отталкивает воду и заставляет ее собираться в виде капель на поверхности вверх по течению. По мере того, как шарики становятся больше, они стекают по поверхности элемента в чашу под действием силы тяжести. Гидрофильный коалесцирующий материал , такой как стекловолокно, имеет высокое сродство к воде. Вода в топливе связывается со стеклянными волокнами, и со временем по мере поступления большего количества воды с верхней стороны образуются массивные капли. Вода проходит через фильтр вместе с топливом и на выходе из потока топлива выпадает в сборный стакан.
Более широкое использование поверхностно-активных присадок к топливу и топливных компонентов, таких как биодизель, сделало традиционные разделительные среды менее эффективными, и производителям фильтров пришлось разработать новые подходы, такие как композитные среды и коалесцирующие среды со сверхвысокой площадью поверхности [2049] [2050] [2051] . Также были затронуты методы количественной оценки эффективности разделения топлива и воды [2052] .
Топливные фильтры также могут иметь дополнительные функции, такие как подогреватели топлива, термопереключающие клапаны, деаэраторы, датчики наличия воды в топливе, индикаторы замены фильтра.
Подогреватель топлива помогает свести к минимуму накопление кристаллов парафина, которые могут образовываться в топливе при его охлаждении до низких температур. В обычных методах обогрева используются электрические нагреватели, охлаждающая жидкость двигателя или рециркуляционное топливо. На рис. 1 показаны два подхода, в которых используется теплое возвратное топливо для нагрева поступающего топлива.
Перелив топлива и утечка топлива, возвращающегося в бак, также уносят воздух и пары топлива. Присутствие газообразных веществ в топливе может вызвать затруднения при запуске, а также нормальной работе двигателя в условиях высоких температур. Поэтому спускные клапаны и деаэраторы используются для очистки подачи топлива от паров и воздуха, чтобы обеспечить бесперебойную работу двигателя.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
