Паливна система з насос-форсунками: пристрій і принцип роботи

Насос-форсунки призначені переважно для використання в системах упорскування дизельних двигунах. Вони являють собою одночасно і насос, і розпилювач палива. Їх застосування дозволяє домогтися зниження витрати, підвищення потужності автомобіля, зменшення кількості шкідливих викидів у відпрацьованих газах і зниження рівня шуму двигуна. Про те, як працюють насос-форсунки, ви дізнаєтеся зі статті.

Пристрій насос-форсунок

Насос форсунки дизельних двигунів встановлюються індивідуально для кожного циліндра. Вони кріпляться в голівці блоку циліндрів, при цьому дуже важливо виконати правильний монтаж.

Насос-форсунка в розрізі

Привід насос-форсунки здійснюється від розподільного двигуна. Складається насос форсунка з наступних елементів:

  • Гвинт з кульової голівкою.
  • Плунжер, оснащений пружиною — створює робочий тиск усередині форсунки. Він приводиться в рух кулачковим механізмом распредвала і повертається у вихідну позицію під впливом пружини.
  • Приводний кулачок.
  • Коромисло.
  • Ущільнювачі — забезпечують герметичність форсунки.
  • Камера високого тиску.
  • Голка — виконує впорскування палива.
  • Клапан — може бути електромагнітним і п’єзоелектричним. З його допомогою здійснюється управління процесом уприскування. П’єзоелектричний клапан є більш сучасним.
  • Магістраль впуску — подає паливо в форсунку.
  • Зливна магістраль.
  • Зворотний клапан і запірний поршень — підтримують тиск палива на заданому рівні.

П’єзоелектричний клапан спрацьовує набагато швидше електромагнітного, при цьому його робота контролюється лише зміною подається на нього напруги. Конструктивно він складається з п’єзоприводи, розташованого в корпусі, оснащеному штекерним роз’ємом, а також важеля мультиплікатора і голки розпилювача.

Принцип роботи насос-форсунки

Формування і розподіл паливоповітряної суміші в системі насос-форсунки відбувається в три етапи:

  1. Попередній уприскування — здійснюється для забезпечення плавного згоряння паливоповітряної суміші на основному етапі роботи двигуна.
  2. Основний уприскування — виконує освіту паливо-повітряної суміші в оптимальному для поточного режиму співвідношенні.
  3. Додатковий уприскування — призначений для очищення системи від залишків сажі в фільтрі (регенерації).

Насос форсунка і її положення в голівці блоку циліндрів

Сам процес роботи насос-форсунок полягає в наступному:

Кулачковий механізм, розташований на распредвали, впливає на плунжер, переміщаючи його в нижню позицію. Це забезпечує перетікання пального по каналах паливної форсунки. Коли клапан закривається, паливо перестає надходити в камеру і тиск починає підвищуватися до рівня 13 МПа. При досягненні критичного показника голка форсунки долає тиск пружини і починає переміщатися в верхнє положення, що і забезпечує впорскування палива.

На відміну від інших систем двигуни з насос-форсунками не мають загального ТНВД (паливного насоса високого тиску). Кожен інжектор сам по собі представляє невеличке ТНВД.

Далі, робота форсунки залежить від виду уприскування. При попередньому уприскуванні паливо надходить в магістраль впуску, і тиск падає. У деяких випадках цей режим може повторитися. Під час основного вприскування палива плунжер продовжує рух вниз, і клапан закривається. Тиск палива підвищується до 30 МПа і лише по досягненню цього рівня голка починає підніматися, виконуючи уприскування і утворюючи топливовоздушную суміш.

Регулювання кількості палива відбувається в залежності від рівня тиску, максимум якого становить 220 МПа. Завершення основного вприскування відбувається відкриттям клапана, в результаті чого рівень стиснення падає, і голка розпилювача опускається в початкове положення. Подальший рух плунжера вниз провокує додаткове уприскування палива (як правило, їх два). При цьому робота форсунки аналогічна основного етапу.

Переваги та недоліки систем з насос-форсунками

Позитивними сторонами застосування насос-форсунок є такі якості:

  • Можливість вприскування палива під високим тиском. Це забезпечує ефективний розпил пального, а отже, і його повне згоряння. Таким чином, дизельні двигуни, оснащені насос-форсунками, виходять досить потужними і відрізняються економною витратою палива.
  • Системи уприскування з насос-форсунками працюють з меншим рівнем шуму.
  • Висока стійкість до
    зупинки двигуна в разі наявності поломок форсунок.
  • Більш ефективний розпил забезпечує низький рівень сажі в вихлопах, а тому такі системи можна назвати більш екологічними.
  • Відсутність чутливості до температури навколишнього середовища та погодних умов експлуатації двигуна.

Серед недоліків можна відзначити:

  • Складне пристрій форсунки і отже її високу вартість. Також вони практично не підлягають ремонту і в разі несправності вимагають повної заміни.
  • Так само, як і для системи Common Rail, для коректної роботи насос-форсунок потрібне застосування якісного палива з мінімальною кількістю домішок і присадок.

Частою несправністю форсунок є їх забруднення. Визначити останнім можна за такими симптомами:

  • Різке підвищення витрати палива.
  • Істотне падіння потужності двигуна автомобіля.
  • Відчутні складності при запуску мотора.

Незважаючи на те що системи з насос-форсунками поступово витісняються двигунами Common Rail, вони мають безсумнівні переваги, які і забезпечують їх сферу застосування в сучасному автомобілебудуванні.