Что такое насос форсунка

Насос-форсунки – что это?

0 12 Января 2016

Насос-форсунки – что это?

• Насос-форсунки – что это?
• 1. Как работает насос-форсунка?
• 2. Типичные неисправности насос-форсунок, их диагностика и устранение
• 3. Преимущества и недостатки насос-форсунок

С развитием и распространением дизельных двигателей, к ним начали выдвигать все большие и большие требования, выражающиеся в увеличении удельной мощности мотора, увеличении давления впрыска и улучшении процесса смесеобразования. Немаловажным фактором также являются компактные размеры самого устройства и соблюдение экологических норм. Все это, вместе с бурным развитием электроники, поспособствовало созданию индивидуальных насос-форсунок и отдельных насосных секций для каждого цилиндра дизельного двигателя, оборудованного электронным блоком, который и управляет его работой.

• 1. Как работает насос-форсунка?
• 2. Типичные неисправности насос-форсунок, их диагностика и устранение
• 3. Преимущества и недостатки насос-форсунок

1. Как работает насос-форсунка?

—>Система впрыска топлива, снабженная насос-форсунками, устанавливается на дизельных двигателях внутреннего сгорания и была разработана еще в конце 30-х годов ХХ века. Впервые такую систему применили на морских, железнодорожных и грузовых дизельных моторах, характеризующихся сравнительно низкой скоростью. Главной особенностью таких силовых агрегатов является наличие отдельного впрыскивающего топливного насоса, использующегося для каждого цилиндра мотора и обладающего очень короткими напорными линиями к форсунке. В движение такие насосы приводятся механическим путем, при помощи толкателя и буферов.

В корпусе насос-форсунки объединены насос высокого давления, сама форсунка, дозирующий клапанный узел и силовой привод, благодаря которым данный элемент имеет преимущества в сокращении продолжительности движения топливной жидкости, находящейся под высоким давлением, а также в увеличении гидравлической эффективности и уменьшении своей массы.

Представители последнего поколения насос-форсунок обладают большим рабочим давлением впрыска (до 2500 бар) и способны мгновенно реагировать на команды управляющего блока, в задачу которого входит сбор и анализ текущей информации, поступающей от внешних датчиков. Именно эти данные определяют требуемые количественные и временные характеристики впрыска топлива, что дает возможность получения оптимальных значений мощности при заданном режиме работы, существенно экономит топливную жидкость, обеспечивает минимальные выбросы в атмосферу и способствует снижению уровня шумности от работающего силового агрегата. Кроме того, насос-форсунка достаточно компактна, за счет чего в головке двигателя образуется дополнительное свободное пространство, использующееся для установки других деталей двигателя.

Конструкция насос-форсунки позволяет обеспечить эффективное образование топливно-воздушной смеси, для чего в процессе впрыска предусмотрены фазы предварительного, основного и дополнительного впрыска топлива. Предварительный впрыск помогает достичь плавности сгорания смеси в ходе основного впрыска, обеспечивающего качественное смесеобразование при разных рабочих режимах мотора, а дополнительный служит для очистки сажевого фильтра от накопленных отложений сажи (процесс регенерации).

Процесс работы насос-форсунки проходит следующим образом:

1) Кулачок распредвала посредством коромысла перемещает плунжер вниз, и топливо начинает перетекать по каналам форсунки. В момент закрытия клапана топливо как бы отсекается, и его давление начинает возрастать, а при достижении показателя в 13 мПа игла распылителя преодолевает усилие пружины, вследствие чего происходит предварительный впрыск топлива.

2) Как только клапан открывается, предварительный впрыск прекращается, а топливо переходит в питающую магистраль, и его давление снижается. В зависимости от рабочих режимов силового агрегата, может производиться один или два предварительных впрыска.

3) При продолжении движения плунжера вниз происходит основной впрыск. Клапан опять закрывается, и давление топлива снова возрастает. Достигнув значения в 30 мПа, игла распылителя преодолевает силу давления топлива, и усилие пружины поднимается вверх, вызывая основной впрыск. Чем выше будет давление, тем большее количество топлива сожмется, а значит, в итоге получится больший впрыск в камеру сгорания. Наибольшее количество топлива (что способствует максимальной мощности двигателя) впрыскивается при давлении в 220 мПа. Завершение этапа основного впрыска происходит с открытием клапана, причем давление топлива падает, а игла распылителя закрывается.

4) Дополнительный впрыск топлива происходит при дальнейшем движении плунжера вниз, а принцип действия устройства на этом этапе аналогичен основному впрыску и обычно производится в два захода.

2. Типичные неисправности насос-форсунок, их диагностика и устранение

Автовладельцам, на автомобилях которых установлена описанная система впрыска топлива, наверняка не раз приходилось иметь дело с проблемами, относящимися к следующим группам: проблемы с запуском мотора или полный рабочий отказ агрегата, перерасход топливной жидкости, нестабильная работа мотора, повышенный уровень «дымности» выхлопных газов и потеря мощности. Все эти признаки указывают на нарушения работы в EUI или EUP-секциях – наиболее распространенных видах насос-форсунок в странах Европы и СНГ (в том числе и Украины).

Среди причин нарушения точной работы указанных элементов можно выделить несколько наиболее частых, а чтобы лучше понять их, надо сказать, что составляющие элементы механической части управления насос-форсункой – это отдельные «родственники» деталей газораспределительного механизма, который функционирует в головке блока двигателя внутреннего сгорания. Разница только в природе рабочего тела, в роли которого, в данном случае, выступает не воздушная смесь, а дизельное топливо, находящееся под высоким давлением и обладающее определенными физическими свойствами.

К наиболее типичным неисправностям электронной насос-форсунки относят неисправности клапанного узла (встречаются примерно в 63% случаев), проблемы в работе распылителя (примерно 30% случаев), поломки электромагнитной части (5%) и выход из строя плунжера, пружины или корпуса (2%).

Другими словами, наиболее частой причиной неисправности насос-форсунок есть разрушение клапанного механизма и его механические повреждения. Этой причине следует уделять особое внимание, так как клапан при закрытии отсекает топливо, то есть на седло клапана и отсекающую кромку тарелки клапана создается достаточно большая нагрузка. Однако, надо сказать, что указанный механизм отличается достаточно высоким уровнем надежности, конечно, при условии применения качественного топлива. Точность изготовления элементов описанного механизма может достигать 0,25 мкм, с зазорами прецизионных узлов в 1,5-2 мкм, а чтобы лучше представить себе данную величину, достаточно отметить, что толщина волоса человека составляет около 50 мкм.

На следующем месте по частоте выхода из строя находится распылитель, нарушения в работе которого сказываются на «дымности» двигателя, существенном увеличении расхода топлива и общем ухудшении экологических показателей. Зачастую, проблемы с распылителем не влияют на мощностные характеристики силового агрегата, а замена этой составляющей не составит особой сложности.

Далее, в списке характерных причин поломки насос-форсунок находятся неполадки в электромагнитной части управления работой механизма. Поломка данного узла вызывает неточности в работе насос-форсунки на определенном рабочем режиме мотора, вплоть до полного прекращения его деятельности. Правда, благодаря надежности деталей этой части и при соблюдении водителем требований производителя относительно применяемого топлива, поломки такого рода встречаются достаточно редко.

На последнем месте по частоте проявления находятся неполадки в работе плунжера, связанные с механическими разрушениями, а также разрушение пружины и корпуса детали. В принципе, ничего сложного в восстановлении работоспособности форсунки нет, ведь так же, как и капитальный ремонт силового агрегата, капремонт указанной детали основывается на восстановлении рабочих поверхностей всех трущихся элементов и уплотняющих фасок, но вот только допуски и посадки всех деталей насос-форсунок измеряются в микронах.

Все виды ремонтных работ принято начинать с диагностики ремонтируемого устройства, и насос-форсунка в этом вопросе не исключение. После ее демонтажа проводится соответствующее тестирование детали на специальном стенде. Для осуществления процесса, на форсунку устанавливают новый распылитель, а затем стенд «гоняет» ее на разных рабочих режимах силового агрегата: на холостом ходу, номинальном режиме (условное передвижение транспортного средства с крейсерской скоростью) и при разгоне.

Если установка нового распылителя будет способствовать «недоливу» положенной порции топлива (до 10%), значит, клапан и плунжерная пара пока находятся в нормальном состоянии, и можно будет обойтись лишь заменой распылителя, что позволит автомобилю спокойно ездить еще 100 000 километров. Более 10% «недолива» свидетельствуют о критическом износе клапана, а при самом худшем варианте развития событий неисправной может оказаться еще и плунжерная пара (когда клапан не держит те самые 1500 кг/кв.см, в результате чего цилиндр недополучает топливо). В таком случае, избежать капитального ремонта форсунки уже не получится.

Восстановление работоспособности пары трения клапан-втулка выполняется следующим путем. Втулку расшлифовывают до следующего ремонтного размера (принятые стандарты подразумевают увеличение диаметра на 50 мкм, чего более чем достаточно для удаления всей выработки). Сам клапан покрывают хромом, после чего его шлифуют до нужного размера. Вместе с ним шлифовке поддаются и поверхности втулки и клапана. Аналогичным образом восстанавливается и плунжер, но только он покрывается не хромом, а нитратом титана, путем вакуумного напыления. Нитрат титана обладает вдвое меньшим коэффициентом трения по стали, нежели сама сталь и вдвое большей микротвердостью поверхности. Таким же составом покрывается и клапан.

3. Преимущества и недостатки насос-форсунок

Среди преимуществ использования насос-форсунок выделяют следующие:

1) Данные элементы позволяют впрыскивать топливо под давлением больше 2000 бар, благодаря чему распыление топливной жидкости выполняется более эффективно, а значит, и сгорает полнее. Поэтому моторы с установленными на них насос-форсунками отличаются высокими мощностными характеристиками и экономичностью.

2) Кроме того, учитывая, что давление в системе с насос-форсункой и давление впрыска регулируется при помощи кулачкового механизма распредвала, энергия привода должна применяться только по отношению к области впрыска. Такие системы являются более отказоустойчивыми, нежели их аналоги без насоса и без рампы, поэтому появление проблем в работе насос-форсунок совсем не означает остановку двигателя.

3) Наличие высокого давления гарантирует более тонкое распыление топливной жидкости, а небольшие капли означают меньший объем по отношению к площади поверхности, что само по себе может вызвать появление меньшего количества сажи.

4) Дизельный мотор, обустроенный насос-форсунками, обеспечивает наиболее «горизонтальную» полку крутящего момента.

5) Помимо этого, моторы с такой системой впрыска работают значительно тише аналогичных устройств с механическими форсунками и гораздо компактнее их.

Однако, в описанной системе есть и свои минусы. Основной из них – это необходимость использования качественного топлива, так как любые примеси в виде воды, грязи или использование суррогатного топлива для нее губительны. Вторым серьезным недостатком является высокая стоимость самой насос-форсунки, а ремонт данного узла практически невозможен в «домашних условиях», из-за чего автовладельцам приходится сразу покупать новые детали.

Также стоит учитывать тот факт, что кулачковая зависимость чаще всего вызывает впрыск лишь тогда, когда кулачок задействует насос, а значит, диапазон возможных моментов впрыска обусловлен определенным диапазоном вокруг ВМТ (верхней мертвой точки), что не может обеспечить плавность хода. Поскольку момент и количество впрыска не могут постепенно меняться, то такой процесс является ограниченным. Более того, для соблюдения стандартов EURO 4, температуру выхлопных газов также не получится быстро изменить.

Если резко выполнить восстановление давления в системе впрыска с насос-форсункой, то необходимая при этом движущая энергия будет применяться только лишь в области впрыска. Соответственно, высокие динамические нагрузки, возникающие в результате роста давления, требуют определенного размера распредвала и соответствующую конструкцию его привода. Привод должен быть оборудован широким зубчатым ремнем или цилиндрическим зубчатым колесом, так как высокая жесткость на растяжение и низкая демпфирующая способность цепных приводов в условиях предельных нагрузок часто приводят к их разрыву.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Выработка в посадочных местах насос-форсунок. Что следует знать?

0

3.6K

Что же такое насос форсунка?

Насос-форсунка – это топливный инжектор, который сам себе создаёт давление, самостоятельно его впрыскивает в камеру сгорания. В устройстве присутствует плунжерная пара, пружины, перепускные клапаны. Механизм насос-форсунки очень сложный, но при этом – отличается своей надёжностью.

В данной статье мы обсудим проблемы насос-форсунок от VAG и их проблемы с колодцами под насос-форсунки. VAG отдал преимущество насос-форсункам с 2001-2002 года и по 2008 год устанавливал их на подавляющее большинство своих дизельных моторов. Такой выбор не делал никто кроме них, но как показала практика, насос-форсунки оказались действительно надежным и качественным выбором. Почему? Всё потому, что ресурс насос-форсунки значительно выше, чем ресурс любой форсунки типа «Common Rail». Она является более надежной и даже более устойчивой к низкому качеству топлива.

Тонкости работы VAG насос-форсунки

Но, всегда есть свои НО. VAG не доработал эту систему в начале своего производства. После 2008 года они и вовсе отказались от неё. Поэтому есть проблемные двигатели с данными форсунками. Например, моторы 1.9 TDi, 2.0 CDI с насос-форсункой, 2.5 TDi с насос-форсункой. В данных моторах насос форсунки закрепляются при помощи одного болта. Сама форсунка приводится в действие при помощи распределительного вала. Вектор нагрузки на форсунку должен идти в одном и том же направлении. Но, он не всегда находится ровно оси её установку. Даже если это практически так, всегда есть дополнительные вибрации дизеля и насос-форсунка может немного смещаться.

Запомните! Ремкомплект на VAG-моторе с насос-форсункой необходимо менять каждые 50-60 тысяч километров пробега, чтобы избегать контакта форсунки с головкой!

Что случается в итоге?

Таким образом, эти вибрации разбалтывают саму форсунку, так как крепление болта только одно. Форсунка разбалтывается в посадочном месте, где установлен специальный рем.комплект из резиновых колец. Они используются в качестве прокладки между головкой блока цилиндров и самой насос-форсункой. И это было бы неплохо, если бы по прохождению времени, резинки не изнашивались. Они уже не будут сидеть так плотно, из-за этого повышается нагрузка, которую создаёт распределительный вал и появляется люфт форсунки в колодце.

В данной конструкции итак присутствует небольшой зазор, но он становится ещё больше по причине того что резина усаживается и сжимается, вырабатывается. Получается, что резина уже не держится в качестве прокладки и трёт по металлу. Проблема в том, что насос-форсунка выполнена из стали, а сама головка блока цилиндра – из алюминия. Поэтому головка вырабатывается и появляется тот самый зазор.

Но, подача топлива по магистрали проходит через тело головки блока цилиндров. Получается, топливо к форсунке подаётся не сверху! Оно бежит к головке блока и присутствуют технические каналы, через которые топливо попадает в место, куда устанавливается форсунка.

Как восстановить насос-форсунку?

Получается, что топливо удерживается резиновыми кольцами, которые прохудились. Форсунка разбалтывается и получается, что топливо выливается вниз в картер двигателя. Таким образом, уровень топлива в двигателе повышается. Данная проблема характерна для VAG-овских моторов.

Если же вас настигла эта ситуация, но вы вовремя не заметили данную неисправность, вполне вероятно, что вам предстоит капитальный ремонт двигателя. Но, если вы всё же успели заметить, необходимо обязательно сразу отреагировать на ситуацию и сделать реставрацию посадочных мест форсунок. Существует несколько технологий их восстановления:

• Втуливание с помощью алюминия;
• Втуливание с помощью бронзы;
• Втуливание при помощи стали.

Стальные втулки считаются самыми износоустойчивыми, также следует полностью заменить весь ремкомплект насос-форсунок, иначе втуливание не поможет. После того, как завтулили стальными втулками, ресурс увеличится.

Нужна консультация?

Наш специалист вам перезвонит!

Описание работы насос-форсунки

Система впрыска насос-форсунками является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. В отличии отсистемы впрыска Common Rail в данной системе функции создания высокого давления и впрыска топлива объединены в одном устройстве – насос-форсунка . 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.

Насос-форсунка имеет следующее устройство:

• плунжер;
• клапан управления;
• запорный поршень;
• обратный клапан;
• игла 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 следующие виды клапанов:

• электромагнитный;
• пьезоэлектрический.

Пьезоэлектрический клапан пришел на сменуэлектромагнитному 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-форсун ки.

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 впрыскосуществляется 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.

Фирма ООО»Бусторгдеталь» предлагает насос-форсунки от оригинального производителя по самой низкой цене.
Увидеть полное предложение форсунок и насос-форсунок можно в разделе: .
Мы выполняем все гарантийные обязательства со своей стороны.

Насос-форсунка или инжектор

До этого времени мы описывали принципиальные особенности типов насосов по их конструкциям в статьях «Классификация насосов согласно их конструкции», «Насос. Объемные насосы» и Насос. Динамические насосы (продолжение)».

Сегодня на очереди еще один тип насосов, схожий по своему принципу действия со струйными насоса (инжекторами), о которых мы писали ранее. В них транспортировка жидкости происходит за счет отдачи части энергии потока вспомогательного вещества (газа, жидкости или пара). В них нет движущихся деталей и низкий КПД.

Насос-форсунка. Определение. Состав

Речь пойдет о форсунках или, если быть точнее, о насосах-форсунках, которые являются механическими распылителями жидкости (газа), этакий управляемый электромагнитный клапан впрыска, которые чаще всего применяются в авиа и автотехнике с дизельными и газовыми двигателями.

В форсунках происходит распыление различных фракций топлива от густого мазута, солярки, керосина и бензина, природного газа в инжекторной системе, подающей топливо для двигателей, как внутреннего сгорания, так и в реактивных (турбореактивных) двигателях.

Этот процесс осуществляется за счет высокого давления во входной системе форсунки.

Насос-форсунка служит как один из агрегатов впрыска топлива для дизельных двигателей, и сочетает в своей конструкции 2 механизма: форсунку и насос. Такая конструкция исключает проводку магистралей с высоким давлением топлива, которые приводят к частым отказам подачи топлива и является очагом повышенной опасности.

Применение насос-форсунки дает возможность более точной подачи порции топлива, вымеренного по объему и времени/месту, что ведет к повышению мощностных характеристик двигателя и уменьшению вредоносных выбросов.

Насос-форсунка относится к управляемым насосам и регулируется через системы управления двигателем – сигналами от датчиков управления клапаном насос-распылителя.

1- винт с шаровой головкой;
2- плунжер;
3- плунжерная пружина;
4- игла электромагнитного клапана;
5-электромагнитный клапан;
6- сливная топливная магистраль;
7- обратный клапан;
8- питающая топливная магистраль;
9- пружина распылителя;
10- запорный поршень;
11- игла распыления;
12- головка блока цилиндров;
13- термозащитная прокладка;
14- уплотнительные кольца;
15- камера высокого давления;
16- приводной кулачок;
17- коромысло.

Принцип действия насос-форсунки

Насос-форсунку устанавливают в головку на блоке цилиндров, к нему подается топливо по магистрали низкого давления. В конструкции насос-форсунки есть электромагнитный клапан, который управляется селеноидом системы электронного управления.

В насос-форсунке топливо разделяется на каналы с низким и высоким давлением, создающемся под действием плунжера, который в свою очередь перемещается за счет вращения приводного кулачка и коромысла. При синхронизированном открытии

Электромагнитного клапана, топливо под высоким давлением поступает (впрыскивается, распыляется) в камеру сгорания двигателя. Этот процесс включает в себя 4 фазы:

1. Топливо по магистрали низкого давления поступает в камеру сжатия форсунки. Электромагнитный клапан и его соленоид обесточены и топливная линия открыта;
2. Плунжер начинает движение вниз. Соленоид обесточен, топливо поступает без преграды и идет беспрепятственно в обратную камеру слива топлива из форсунки;
3. Плунжер продолжает двигаться к центру насос-форсунки (вниз), на соленоид электромагнитного клапана поступает электронапряжение и последний закрывает путь топливу на слив, давление в камере возрастает. Давление топлива достигает установленного значения, игла распылителя за счет возросшего давления топлива в канале компенсации, преодолевает действие запирающей пружины распылителя и топливо впрыскивается с распылением в камеру сгорания;
4. Плунжер продолжает свое движение в низшую точку камеры сжатия, соленоид держит клапан в закрытом состоянии, игла открылась и топливо поступило в камеру сгорания. При этом давление в канале форсунки еще высокое. В это время клапан обесточивается и открывается, давление топлива резко падает, что дает возможность запирающей пружине передвинуть иглу насос-форсунки на закрытие канала впрыска (исходное положение) и топливо уже не может быть подано в камеру сгорания .