Насос-форсунки предназначены преимущественно для использования в системах впрыска дизельных двигателях. Они представляют собой одновременно и насос, и распылитель топлива. Их применение позволяет добиться снижения расхода, повышения мощности автомобиля, уменьшения количества вредных выбросов в отработавших газах и снижения уровня шума двигателя. О том, как работают насос-форсунки, вы узнаете из статьи.
Устройство насос-форсунок
Насос форсунки дизельных двигателей устанавливаются индивидуально для каждого цилиндра. Они крепятся в головке блока цилиндров, при этом очень важно выполнить правильный монтаж.
Привод насос-форсунки осуществляется от распредвала двигателя. Состоит насос форсунка из следующих элементов:
- Винт с шаровой головкой.
- Плунжер, оснащенный пружиной – создаёт рабочее давление внутри форсунки. Он приводится в движение кулачковым механизмом распредвала и возвращается в исходную позицию под воздействием пружины.
- Приводной кулачок.
- Коромысло.
- Уплотнители – обеспечивают герметичность форсунки.
- Камера высокого давления.
- Игла – выполняет впрыск топлива.
- Клапан – может быть электромагнитным и пьезоэлектрическим. С его помощью осуществляется управление процессом впрыска. Пьезоэлектрический клапан является более современным.
- Магистраль впуска – подает топливо в форсунку.
- Сливная магистраль.
- Обратный клапан и запорный поршень – поддерживают давление топлива на заданном уровне.
Пьезоэлектрический клапан срабатывает намного быстрее электромагнитного, при этом его работа контролируется лишь изменением подаваемого на него напряжения. Конструктивно он состоит из пьезопривода, расположенного в корпусе, оснащенном штекерным разъемом, а также рычажного мультипликатора и иглы распылителя.
Принцип работы насос-форсунки
Формирование и распределение топливовоздушной смеси в системе насос-форсунки происходит в три этапа:
- Предварительный впрыск – осуществляется для обеспечения плавного сгорания топливовоздушной смеси на основном этапе работы двигателя.
- Основной впрыск – выполняет образование топливовоздушной смеси в оптимальном для текущего режима соотношении.
- Дополнительный впрыск – предназначен для очистки системы от остатков сажи в фильтре (регенерации).
Сам процесс работы насос-форсунок заключается в следующем:
Кулачковый механизм, расположенный на распредвале, воздействует на плунжер, перемещая его в нижнюю позицию. Это обеспечивает перетекание горючего по каналам топливной форсунки. Когда клапан закрывается, топливо перестает поступать в камеру и давление начинает повышаться до уровня 13 МПа. При достижении критического показателя игла форсунки преодолевает давление пружины и начинает перемещаться в верхнее положение, что и обеспечивает впрыск топлива.
В отличие от других систем двигатели с насос-форсунками не имеют общего ТНВД (топливного насоса высокого давления). Каждый инжектор сам по себе представляет небольшой ТНВД.
Далее, работа форсунки зависит от вида впрыска. При предварительном впрыске топливо поступает в магистраль впуска, и давление падает. В некоторых случаях этот режим может повториться. Во время основного впрыска топлива плунжер продолжает движение вниз, и клапан закрывается. Давление топлива повышается до 30 МПа и лишь по достижению этого уровня игла начинает подниматься, выполняя впрыск и образуя топливовоздушную смесь.
Регулировка количества топлива происходит в зависимости от уровня давления, максимум которого составляет 220 МПа. Завершение основного впрыска происходит открытием клапана, в результате чего уровень сжатия падает, и игла распылителя опускается в исходное положение. Дальнейшее движение плунжера вниз провоцирует дополнительный впрыск топлива (как правило, их два). При этом работа форсунки аналогична основному этапу.
Достоинства и недостатки систем с насос-форсунками
Положительными сторонами применения насос-форсунок являются следующие качества:
- Возможность впрыска топлива под высоким давлением. Это обеспечивает эффективный распыл горючего, а следовательно, и его полное сгорание. Таким образом, дизельные двигатели, оснащенные насос-форсунками, получаются довольно мощными и отличаются экономным расходом топлива.
- Системы впрыска с насос-форсунками работают с меньшим уровнем шума.
- Высокая устойчивость к остановке двигателя в случае наличия поломок форсунок.
- Более эффективный распыл обеспечивает низкий уровень сажи в выхлопах, а потому такие системы можно назвать более экологичными.
- Отсутствие чувствительности к температуре окружающей среды и погодным условиям эксплуатации двигателя.
В числе недостатков можно отметить:
- Сложное устройство форсунки и следовательно ее высокую стоимость. Также они практически не подлежат ремонту и в случае неисправности требуют полной замены.
- Так же, как и для системы Common Rail, для корректной работы насос-форсунок требуется применение качественного топлива с минимальным количеством примесей и присадок.
Частой неисправностью форсунок является их загрязнение. Определить последнее можно по следующим симптомам:
- Резкое повышение расхода топлива.
- Существенное падение мощности двигателя автомобиля.
- Ощутимые сложности при запуске мотора.
Несмотря на то что системы с насос-форсунками постепенно вытесняются двигателями Common Rail, они имеют несомненные преимущества, которые и обеспечивают их сферу применения в современном автомобилестроении.