No Image

Клапан для насос форсунки

СОДЕРЖАНИЕ
0
78 просмотров
15 мая 2019

Предложения

Использование насос-форсунок для организации подачи топлива в дизельном двигателе позволяет увеличить его мощность, понизить расход топлива, количество вредных выбросов и уровень шума.

В топливной системе такого типа каждому цилиндру двигателя соответствует отдельная форсунка. Запуск насос-форсунки производится следующим образом: распределительный вал передает усилие специальным кулачкам, которые в свою очередь через коромысло прикладывают его к самой форсунке.

В устройство насос-форсунки входят следующие элементы:

На схеме показана конструкция насос-форсунки с клапаном электромагнитного типа. Цифрами отмечены следующие элементы:

1 — винт с шаровой головкой;

3 — пружина плунжерная;

4 — игла электромагнитного клапана;

5 — клапан электромагнитный;

6 — сливная топливная магистраль;

7 — клапан обратный;

8 — питающая топливная магистраль;

9 — пружина распылителя;

10 — поршень запорный;

11 — игла распылителя;

12 — головка блока цилиндров;

13 — прокладка термоизоляционная;

14 — кольца уплотнительные;

15 — камера высокого давления;

16 — кулачок приводной;

Давление топлива в форсунке создает плунжер, поступательное движение которого обеспечивается вращением кулачков распредвала, а возвратное – плунжерной пружиной.

Управляющий клапан отвечает за впрыск топлива. По типу привода клапан бывает пьезоэлектический или электромагнитный. Клапан на пьезоэлементе был создан для замены электромагнитного и, по сравнению с последним, является более быстродействующим. Главный элемент конструкции клапана – это игла клапана.

Пружина форсунки служит для посадки иглы распыления на седло. Усилие пружины может поддерживаться давлением топлива с помощью обратного клапана и запорного поршня.

Игла распылителя обеспечивает прямой впрыск топливной смеси в камеру сгорания.

Работа всех насос-форсунками регулируется блоком управления двигателя, который, анализируя сигналы различных датчиков, посылает управляющие сигналы на клапаны насос-форсунок.

Принцип работы насос-форсунки

Процесс впрыска горючего в насос-форсунке для обеспечения эффективного и оптимального формирования топливно-воздушной смеси разделен на три фазы: предварительного, основного и дополнительного впрыска.

Предварительный впрыск используется для обеспечения непрерывности сгорания смеси во время основного впрыска, который, в свою очередь, должен обеспечивать подачу качественной вмеси в любом режиме работы мотора. Дополнительный впрыск применяется для восстановления сажевого фильтра, то есть его очистки от накопившихся продуктов сгорания.

Описать принцип работы насос-форсунки можно следующим образом. Усилие, передаваемое через коромысло кулачком распределительного вала на плунжер, толкает его вниз. Топливо начинает поступать по питающим каналам форсунки. Закрываясь, клапан отсекает подачу топлива. Давление в системе возрастает и при достижении значения 13 МПа, достаточного для преодоления иглой распылителя усилия пружины, она поднимается и производится предварительный впрыск.

Фаза предварительного впрыска завершается с открытием клапана. Топливная смесь перетекает в питающую магистраль и давление горючего снижается. Обычно производится один или два, в зависимости от выбранного режима работы мотора, предварительных впрыска.

Дальнейшее опускание плунжера открывает фазу основного впрыска. При этом клапан вновь закрывается, и давление топлива возрастает. По достижении отметки 30 МПа игла снова поднимается, преодолевая давление топлива и усилие пружины, и производится основной впрыск.

С повышением давления сжимается большее количество топлива, а значит, в камеру сгорания мотора впрыскивается больше питающей смеси. Наибольший объем впрыска достигается при давлении 220 МПа, что соответствует максимальной отдаче мощности двигателя.

Последующее открытие клапана завершает фазу основного впрыска. Давление топливной смеси снижается, и игла распылителя опускается. Дополнительный впрыск осуществляется при дальнейшем опускании плунжера и протекает по процедуре, аналогичной основному впрыску. В этой фазе обычно выполняется два цикла впрыска топлива.

Источник dizelvolga.ru

Предложения

В наши дни производители дизельных двигателей используют две основные конкурирующие системы впрыска топлива: насос-форсунки и Common Rail (фирмы Bosch). Последняя используется в основном такими производителями грузовиков, как «Мерседес» и «Рено», а насос-форсунки уже более десяти лет применяются в машинах «Вольво», «ИВЕКО», «Скания».

Обе системы используют самые передовые на сегодняшний момент технологии и находятся в процессе непрерывного совершенствования. Их применение позволяет повысить давление топлива во время впрыска в цилиндр, и, как следствие, улучшить распыление в камере и дальнейшее сгорание. Данные усовершенствования позволяют сократить расход топлива и привести двигатель в соответствие экологическим нормам, ужесточающимся с каждым годом.

Рассмотрим подробнее систему впрыска «насос-форсунка». Она отличается высокой отказоустойчивостью, которая подтверждается статистическими данными, собранными компанией «Вольво». Предел работоспособности достигает 500 000 км. Также данная система впрыска редко выходит из строя полностью. В отличие от топливных насосов реечного типа, которые отказывают при заклинивании хотя бы одного плунжера, насос-форсунки даже в изношенном состоянии могут обеспечить машине запас хода до 10 000 км, которого хватит, чтобы наверняка доехать до пункта назначения и сервисного центра. Элементы такой системы впрыска работают независимо, поэтому выход из строя одной-двух форсунок не приведет к остановке двигателя, поскольку они просто будут отключены бортовым компьютером.

Полный отказ насос-форсунок можно предотвратить, выявив степень изношенности заранее. Первым из строя выбывает, как правило, самый нагруженный узел в топливной системе – распылитель форсунки, находящийся в камере сгорания, поскольку он подвергается воздействию высоких температур и давления в момент впрыска. От таких перегрузок корпус распылителя может разрушиться, что незамедлительно регистрируется компьютером, который фиксирует неисправность и отключает форсунку. Неполадка, помимо информационной сигнализации на панели приборов, сказывается и на работе машины – двигатель начинает «троить».

Наиболее распространенной неисправностью распылителя является чрезмерный износ отверстий, проявляющийся в увеличении их диаметра, и, как следствие, снижении давления подачи топлива, что приводит к его перерасходу. Если двигатель продолжает хорошо «тянуть», значит, износ остальных элементов топливной системы – управляющего клапана и плунжерной пары – не критичен. При такой неисправности замена распылителя позволит отложить капитальный ремонт форсунок еще на 100 тыс. км. Если же двигатель не «тянет», а машина дымит и зависает на подъемах, то, скорее всего, причиной этому стало падение давления впрыска вследствие критического износа всех компонентов насос-форсунки. В таком случае необходимо проводить капитальный ремонт элементов системы впрыска, либо менять вышедшую из строя форсунку на новую.

Технология капитального ремонта насос-форсунки.

Принципиально, операции, проводимые при капитальном ремонте форсунки, мало чем отличаются от аналогичных операций при капремонте двигателя – необходимо восстановление состояния рабочих плоскостей пар трения и уплотняющих фасок, однако, отличие кроется в микронных допусках и посадках элементов насос-форсунок. На первой стадии капитального ремонта проводится диагностика насос-форсунки. Для этого ее демонтируют с двигателя и устанавливают на специальный стенд для тестирования. Форсунку, с поставленным на нее новым распылителем, «прогоняют» на разных рабочих режимах: холостом ходу, движении с крейсерской скоростью, активном разгоне.

Если в результате теста выясняется, что после установки нового клапана размер «недолива» смеси не превышает 10%, то клапан и плунжерную пару в данный момент менять нет необходимости, а можно сменить лишь распылитель и спокойно эксплуатировать автомобиль еще 100 тыс. км. Если же «недолив» превышает 10%, то клапан и, в самом неприятном случае, плунжерная пара все-таки существенно износились, и, как следствие, цилиндр получает недостаточно топлива, потому что клапан не выдерживает давление впрыска. В таком случае требуется капитальный ремонт всей форсунки. Восстановление рабочего состояния пары трения клапан-втулка представляет собой следующую процедуру.

Сначала нужно расшлифовать втулку до следующего ремонтного диаметра на 50 мкм, согласно принятым в области ремонта топливных систем стандартам, чтобы удалить выработку. Клапан хромируется и шлифовкой доводится до нужного размера. Также шлифуются и плоскости уплотняющих фасок пары трения. По аналогичному сценарию восстанавливается и плунжер, с тем лишь отличием, что он не хромируется, а покрывается нитритом титана в камере вакуумного напыления. При желании TiN2 можно покрыть и клапан, поскольку, пара нитрит титана-сталь относительно пары сталь-сталь обладает в два раза меньшим коэффициентом трения, в то время, как микротвердость поверхности TiN2 вдвое больше аналогичного показателя стали.

Производители дизельных двигателей, например, «Вольво», дополнительно предлагают услуги по их сервисному обслуживанию, в том числе и по восстановлению насос-форсунок. Заводской капитальный ремонт такой системы впрыска включает в себя все описанные выше процедуры: смену распылителя, расшлифовку втулок клапана и плунжера. В сервисном центре ставят новые плунжеры и клапаны, которые, в отличие от распылителей, нельзя купить на вторичном рынке для самостоятельной установки в другой мастерской.

Насос-форсунка в составе двигателя: 1 — клапан электромагнитный высокого давления; 2 — реверсная пружина; 3 — головка блока цилиндров; 4 — корпус форсунки; 5 — камера высокого давления; 6 — распылитель; 7 — коромысло; 8 — кулачок привода; 9 — прижимная скоба; 10 — канал возврата топлива; 11 — канал притока топлива; 12 — гайка распылителя; 13 — клапан.

В свободные полости насос-форсунки перманентно из бака нагнетается топливо под давлением 5-6 атм. Синхронно с тактом впуска, блок управления закрывает электромагнитный клапан, отсекая подачу топлива. Коромысло толкает плунжер, который создает в камере высокого давления усилие в 1500 кг/см2. По его действием распылитель открывается, и топливо впрыскивается в цилиндр. При износе распылителя диаметр отверстий в нем увеличивается, и форсунка начинает подавать излишнее количество топлива. Износ клапана приводит к тому, что давление в камере не держится и топливо возвращается в магистраль подачи, а не сжимается, попадая в цилиндр. Износ плунжера, в свою очередь, приводит к отсутствию достаточного давления впрыска. По сути, это все дефекты, возникающие при эксплуатации дизельных двигателей с насос-форсункой и которые чаще всего бывают устранимы.

Источник dizelvolga.ru

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.

Насос-форсунка состоит из следующих элементов:

    Схема насос-форсунки

  • плунжер;
  • клапан управления;
  • запорный поршень;
  • обратный клапан;
  • игла распылителя.

Назначение элементов Насос-форсунки:

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 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.

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 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 впрыска топлива.

Ремонт управляемых электроникой систем впрыска дизельного топлива.

Кроме классических рядных ТНВД, современный дизель может быть оснащён управляемыми электроникой системами впрыска:

  • Насос-форсунка (UIS, PDE);
  • Индивидуальные ТНВД (UPS, PLD);

Рассмотрим управляемые электроникой системы впрыска и методы их ремонта.

В насос-форсунке системы UIS (Unit Injector System) ТНВД иФ форсунка объединены в единый агрегат. Насос-форсунка устанавливается на каждый цилиндр двигателя. Она приводится в действие от кулачка распределительного вала двигателя непосредственно толкателем или через коромысло. Компоновка насоса и форсунки в одном агрегате позволяет существенно уменьшить объём топлива, находящегося между плунжером насоса и отверстиями распылителя, и тем самым свести к минимуму искажение закона подачи, происходящее вследствие сжимаемости топлива и колебаний давления в системе топливоподачи при применении разделённой топливной аппаратуры.

Насос – форсунки применялись на дизелях давно, но отношение к ним менялось не раз.

Еще до 1980-90 х годов они не считались перспективными, хотя американская промышленность (Cummins, General Motors) не прекращала использование насос-форсунок даже в 60-70-е годы-годы пониженного к ним интереса. В СССР и России они применялись на судовом дизеле Д42(8ЧН30/38)и, ранее, на ЯАЗ-204/206, а на рубеже веков — на ГАЗ-560(Steyer). В настоящее время в России широко распространены и используются системы с насос — форсунками европейских и американских производителей: Bosch, Lucas/Delfi, Cummins, Detroit, Caterpillar.

Система индивидуальных ТНВД с электромагнитным клапаном (UPS)

(Unit Pump System) в принципе работает так же, как и предыдущая. Отличие заключается в том, что форсунка и насос не являются единым агрегатом, их соединяет короткая магистраль высокого давления. На каждый цилиндр приходится по форсунке, трубопроводу и насосной секции. Каждый плунжер приводится от кулачка распределительного вала двигателя. Как и у насос — форсунок, начало и продолжительность впрыскивания регулируются электроникой через быстро действующий электромагнитный клапан высокого давления.

Процессы сгорания в дизеле сильно зависят от того, как впрыскивается топливо в камеру сгорания.

Самыми важными параметрами являются момент и продолжительность впрыскивания, качество распыливания топлива в камере сгорания, момент начала сгорания, цикловая подача топлива в зависимости от угла поворота коленчатого вала и нагрузки на двигатель.

Операции при ремонте управляемых электроникой форсунок направлены на контроль и восстановление характеристик вышеперечисленных параметров:

На стенде, имитирующем работу дизеля, по методике официально сертифицированной компанией Bosch, производится проверка работы системы форсунок. Проверяется качество распыливания топлива, при этом задаются проверка момент и продолжительность впрыскивания.
Осуществляется обязательная полная разборка с дефектацией прецизионных узлов механической части насос — форсунки: клапана высокого давления, плунжера, седла и иглы электромагнитного клапана. Необходимость вскрытия форсунок вызвана вероятностью механического разрушения их деталей, которое проблематично выявить на стенде, но возможно путем разборки и визуального а также инструментального контроля.
В случае износа изношенные детали меняются на новые. В ряде случаев изготавливаются новые прецизионные детали, которые с микромным зазором устанавливаются в узлы вышеуказанных форсунок. Вся отремонтированная ДТА проходит проверку с регулировкой и обкаткой на стенде.

Источник cr-forsunka.ru

Комментировать
0
78 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector