Что за дизельный двигатель с электронными насос форсунками

Форсунку очень часто называют инжектором, предназначение которого состоит в подаче и дозировке горючего в камеры сгорания. Для систем подачи топлива автомобилей новых моделей использование форсунок является основой в их конструкции.

В наше время дизельные двигатели становятся все мощнее, экономичнее и их выбросы все более чистые. Чтобы держать эти показатели в норме, нужно чтобы в цилиндрах автомобиля образовывалась хорошая горючая смесь. Именно поэтому системы впрыска топлива должны иметь высокую эффективность.

Топливо должно быть точно дозировано, распылено до мельчайшей фракции и подано в рабочие цилиндры в определенное время. Насос-форсунка дизельных двигателей в состоянии удовлетворить такие большие требования. Даже Р. Дизелю в свое время хотелось в одном механизме соединить и насос для топлива, и форсунку.

Благодаря такому воссоединению можно было бы отказаться от использования топливопровода высокого давления. После этого давление впрыска значительно бы повысилось.

Система насос форсунка для легковых автомобилей

Система насос-форсунок (UIS) создана для удовлетворения требований, предъявляе­мых к современным дизельным двигателям с непосредственным впрыском топлива, об­ладающим высокой удельной мощностью. Система характеризуется компактностью конструкции, высоким давлением впрыска на выходе из форсунки (до 2200 бар) и на­личием гидромеханического устройства для предварительного впрыска, осуществляе­мого по программе на всем рабочем диа­пазоне, что позволяет значительно снизить шум при сгорании топлива.

Эта система впрыска содержит несколько подсистем (по числу цилиндров двигателя), каж­дая из которых содержит насос высокого давле­ния, форсунку и электромагнитный клапан (см. рис. «Конструкция насос-форсунки для легкового автомобиля» ). Насос-форсунка каждого цилиндра рас­полагается в головке блока цилиндров между клапанами, и носик распылителя входит непо­средственно в камеру сгорания двигателя. Насос-форсунка приводится в действие коро­мыслами, которые, в свою очередь, приводятся от верхнего распределительного вала, оборудо­ванного дополнительными кулачками. Компакт­ная конструкция при малом объеме отличается высокой гидравлической эффективностью.

Система впрыска заполняется топливом во время хода всасывания плунжера, пока электромагнитный клапан обесточен и, таким об­разом, открыт.

Период впрыска топлива начинается, когда наступает момент закрытия электромагнитного клапана (при поступлении на него электрического тока) — это происходит во время хода подачи плун­жера насос-форсунки. Предварительный впрыск топлива начинается, когда давление в системе высокого давления достигает уровня открытия распылителя (приблизительно 180 бар), а заканчи­вается, когда механический клапан (перепускной плунжер) открывается и резко снижает давление в камере высокого давления, обеспечивая за­крытие форсунки. Ход и диаметр этого клапана определяют продолжительность так называемого интервала впрыска (между окончанием предвари­тельного впрыска топлива и началом основного). Перемещение поршня перепускного плунжера также воздействует на пружину распылителя, за счет чего быстро отсекается подача топлива в конце предварительного впрыска. Демпфер, расположенный между иглой и пружиной распы­лителя, позволяет гасить большие пульсации то­плива при его подаче. Период времени, когда игла оставляет форсунку открытой, оказывается во время предварительного впрыска очень коротким.

Основной впрыск начинается при дальней­шем движении плунжера насос-форсунки — при достижении определенного давления, обеспечивающего открытие форсунки. Од­нако, дополнительное предварительное натя­жение пружины распылителя под действием открытого перепускного плунжера означает, что теперь это давление (приблизительно 300 бар) значительно выше, чем в начале предва­рительного впрыска. Впрыск топлива заканчи­вается, когда электромагнитный клапан обе­сточивается и, следовательно, открывается.

Применение электронного управления по­зволяет делать выборку из целого ряда хра­нящихся в памяти ECU запрограммированных значений начала впрыска и количества впры­скиваемого топлива. Эта особенность системы, вместе с высокими давлениями впрыска, дает возможность получить очень высокую удель­ную мощность двигателя при низких значениях содержания токсичных веществ в отработавших газах и исключительно низком расходе топлива.

Создание в дальнейшем еще более ком­пактной системы с насос-форсунка по­зволит использовать ее на двигателях с четырьмя клапанами на цилиндр, что даст возможность еще в большей степени сни­зить эмиссию токсичных веществ с отрабо­тавшими газами.

Заодно и объясняется, в чем различие ее от Common Rail.

Думаю, можно бы и у нас разместить со ссылкой на них:

Насос-форсунка

Наряду с традиционной системой «насос — трубопровод — форсунка» в дизельных двигателях Volkswagen получили распространение системы впрыска common-rail (система с общим аккумулятором-распределителем) и насос-форсунки.

В системе впрыска common-rail процессы создания давления и впрыска разделены. Отдельно расположенный насос непрерывно создает давление, которое накапливается в распределителе. Каждая форсунка соединена с распределителем отдельным трубопроводом. В форсунке поддерживается постоянное давление. Количество топлива и момент впрыска задаются магнитными клапанами, установленными на каждой форсунке. Максимальное давление впрыска составляет 1350 бар.

Задача еще больше увеличить давление впрыска в дизельных двигателях Volkswagen возложена на насос-форсунки, в которых насос и клапан впрыскивания объединены в единый блок. Каждая форсунка оснащена небольшим плунжерным насосом, который приводится в движение распредвалом механизма газораспределения. Для этого вал оснастили четырьмя дополнительными кулачками (по одному на каждый цилиндр). Кулачок через коромысло толкает шток насоса. Когда шток идет вниз, давление в форсунке резко возрастает — давление впрыска достигает 2050 бар. Процесс создания давления в полости плунжера и, тем самым, динамика впрыска, регулируется по времени электромагнитным клапаном. Давление может создаваться лишь в замкнутом состоянии электромагнитного клапана. Быстрое открытие клапана обеспечивает резкое прекращения впрыска, что важно для полного и чистого сгорания топливной смеси. Этот клапан и контролирует подачу топлива в цилиндр. Причем для лучшего смесеобразования сначала в камеру подается небольшая порция топлива (1-2 мм3), а после ее сгорания впрыскивается основная доза дизтоплива. Благодаря этому значительно снижается шум при сгорании и содержание СО в отработавших газах.

Насос-форсунки имеют следующие преимущества перед традиционной системой:

увеличение кпд двигателя до 45%;
более низкий расход топлива;
высокое давление впрыска (2050 бар) способствует полному сгоранию топлива;
дозированный впрыск топлива снижает уровень шума при сгорании топлива и минимизирует содержание оксидов азота и угарного газа в выхлопе;
двигатели с насос-форсунками характеризуются высоким крутящим моментом и улучшенной эластичностью двигателя.

Добавлено спустя 11 минут 38 секунд:

Common rail или насос-форсунки?

Наиболее последовательную техническую политику на дизельном фронте в период до 1997 года проводил Fiat, что в конце концов привело итальянцев к разработке системы топливоподачи аккумуляторного типа, получившей название Common rail. Первой моделью с этой системой стала Alfa Romeo 156JTD. В отличие от традиционных схем, в Common rail насос закачивает топливо сначала в общий резервуар-аккумулятор, а уж оттуда оно по коротким трубкам распределяется по форсункам всех цилиндров. Кроме того, поскольку давление топлива в аккумулирующем резервуаре не зависит от нагрузки двигателя и частоты вращения коленчатого вала, Common rail способен обеспечить высокое давление впрыска даже на самых низких оборотах двигателя.

Правда, сначала и Common rail не смог похвастать большими величинами давления впрыска, которое не превышало 135 МПа. Позднее давление удалось поднять до 160 МПа, но на этом дело пока застопорилось. Тем не менее даже первое поколение Common rail обеспечило дальнейшее снижение расхода топлива и улучшение динамики по сравнению с выпускавшимися до этого дизелями, а по шумам и вибрациям моторы с воспламенением от сжатия наконец-то вплотную приблизились к уровню двигателей с искровым зажиганием. В частности, дизель упомянутой Alfa Romeo 156JTD улучшил показатели динамики автомобиля на 12% при одновременном снижении расхода топлива на 15% по сравнению с предшественником.

Другой пионер непосредственного впрыска — концерн Volkswagen — пошел своей дорогой. В поле зрения немецких инженеров попали насос-форсунки, применявшиеся на моторах грузовиков и представляющие собой мини-насосы, которыми оснащается каждый цилиндр дизеля по отдельности. Здесь проблемы с длинными топливопроводами по причине отсутствия оных и вовсе неведомы. Высокое давление создается в очень малом объеме, а электронное управление позволяет прекращать подачу топлива быстро и четко, что также исключительно важно для полного и чистого сгорания. Но главное, насос-форсунки развивают давление свыше 200 МПа, и в этом плане с ними не могут конкурировать ни распределительные ТНВД, ни Common rail. Впрочем, такое давление — это пока лишь задел на будущее, а сегодня системы с насос-форсунками решающего преимущества над Common rail не имеют. К тому же характеристики насос-форсунок сполна компенсируются сложностью их устройства, сама насос-форсунка — довольно громоздкий узел, и это затрудняет организацию на двигателе многоклапанного газораспределения.

Так за какой же из систем будущее? Фирма Bosch, поставляющая топливную аппаратуру различным автомобильным компаниям, полагает, что к 2007 году Common rail завоюет до 65% рынка, насос-форсунки займут на нем 20%, а доля распределительных топливных насосов сократится до 15%. Косвенно этот прогноз подтверждается тем, что сегодня кроме Fiat за Common rail проголосовали также BMW, Ford, Mercedes-Benz, Opel, PSA и еще ряд компаний, а солидарность с VW проявил только Rover

Плюсы и минусы подобной организации топливной аппаратуры

• принципиальная возможность достижения очень высокого давления впрыска, соперничающего только с сиcтемами Common Rail, у ТНВД всегда имеются соединительные трубопроводы, которые могут расширяться и не допускать подобных величин;
• распределение функций ТНВД по цилиндрам, что даёт отказоустойчивость двигателя, из-за проблем со стороны высокого давления все цилиндры одновременно работать не перестанут;
• снижается расход топлива за счёт точного дозирования и повышения общего КПД двигателя;
• проще организовать более высокую степень сжатия, что особенно важно в наддувных моторах;
• возможность неоднократного впрыска за один такт позволяет добиться более устойчивой работы и снизить шумность;
• система поднимается на следующий уровень по экологическим нормам.

Существуют и недостатки:

• возрастает нагрузка на привод газораспределительного механизма, что особенно чувствительно для легковых дизелей с ременным приводом, приходится принимать дополнительные меры;
• стоимость насос форсунок гораздо выше, а их количество определяется числом цилиндров;
• увеличиваются требования к составу и чистоте применяемого топлива, такой всеядности, которой отличались старые ТНВД, уже достигнуть не получится;
• сложности с ремонтом форсунок, далеко не все из них предусматривают применение ремкомплектов, а замена в сборе производится обычно комплектом и обходится очень дорого;
• обслуживание требует специальных стендов.

В некоторых применениях насос-форсунки способны конкурировать с более современной системой Common Rail. В частности, в них проще увеличивать давление впрыска, поскольку отсутствует громоздкая магистраль и сопутствующая арматура. Да и работают такие моторы несколько тише и мягче. Но главным направлением остаётся экология, а тут все преимущества на стороне магистрального впрыска. Поэтому моторов с насос-форсунками становится всё меньше. Сначала отказались от чисто механических устройств, потом пытались увеличить быстродействие установкой дополнительных управляющих клапанов, но сейчас вопрос можно считать решённым, будущее за магистральным впрыском с чисто электронным управлением.

Идеи Дизеля

О создании узла, в котором бы объединялась форсунка и топливный насос, задумывался сам создатель этих двигателей – Рудольф Дизель.

Это позволило бы уйти от топливных магистралей и трубопроводов высокого давления, тем самым повысив впрысковое давление. Но во времена Дизеля еще не существовало таких возможностей, которые есть сегодня.

Электронные насос-форсунки

Современные электронные насос-форсунки работают несколько иначе. Давление создается также, как и в механической — при помощи плунжера, но моментом впрыска заведует электронный блок управления двигателем. Количество подаваемых порций топлива может доходить до десяти за один такт в три основные фазы. Первая – это предварительный впрыск, когда в цилиндр подается небольшая порция топлива, для предварительного разогрева камеры сгорания и лучшего воспламенения поступающей следом, второй, основной порции. Третья фаза предназначена для дожигания не сгоревшего топлива и разогрева (регенерации) сажевого фильтра.

Минимальная стоимость насос-форсунки для VW Passat 2006 года — 18 тысяч рублей

Чтобы обеспечить точное дозирование каждой порции топлива и обеспечить несколько впрысков за один такт используется электромагнитный клапан, который управляет поднятием иглы распылителя.

Для чего нужен фильтр форсунки

Важную роль играет входной фильтр в виде мелкоячеистой сеточки, установленный перед запорным клапаном. Он предохраняет от механических примесей, загрязнений. Если при чистых выходных отверстиях производительность форсунки снижена, виноват фильтр.

Он считается разовым, поскольку форсунка не разбирается. Можно продуть его сжатым воздухом или даже заменить. Вынуть сетку поможет подходящий саморез. Замена забитого фильтра вернет автомобилю былую резвость и экономичность.