2018-12-22 Система впрыска

Система впрыска в ходе эксплуатации подвергаются износу, значительным нагрузкам, воздействию различных факторов

Система питания четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС) состоит из целого ряда систем, среди них топливная система (отвечающая за подачу топлива (бензина или дизтоплива) непосредственно во впускной коллектор) и система, отвечающая за распределение топлива или топливно-воздушной смеси (далее ТВС) по цилиндрам. Системы распределения топлива применяются разнообразные и отличаются по базовому принципу работы.

Прежде у всего важно как подается ТВС или топливо. Один самых распространенных вариантов – под заданным давлением. Эту схему подачи бензина или дизтоплива принято называть впрыском, соответственно и система впрыска топлива.

Прочие системы используются крайне редко. Например, система распыления бензина в цилиндрах бензинового ДВС, предполагающая установку карбюратора, сейчас практически не используется.

Система впрыска, впрочем, как и топливная, другие подсистемы системы питания в ходе эксплуатации подвергаются износу, значительным нагрузкам, воздействию различных факторов что приводит к поломкам, необходимости диагностики, проведения ремонтных работ.

На автопортале Avto.Tatar предлагаем подобрать автосервис в Казани, где проводится обслуживание и ремонт топливного оборудования двигателей, в том числе компонентов системы впрыска. У нас также представлены автомагазины и другие торговые точки в столице Татарстана, где в широком ассортименте запасные части, расходные жидкости, материалы, востребованные при техобслуживании и ремонте системы впрыска.

Предназначение

Назначение системы питания – обеспечить эффективную подачу в определенный по времени момент предварительно очищенных от посторонних примесей топлива, а также воздуха в ДВС с целью формирования ТВС и дальнейшего ее поджига (самовоспламенения). Существует несколько подсистем:

топливная система, несет ответственность за подачу, а также очистку определенного вида топлива, иногда нескольких видов топлива, если двигатель многотопливный;
впускная система, требуется для подачи и предварительной очистки атмосферного воздуха;
система впрыска, нужна для подачи под давлением в требуемый период времени в камеру сгорания ТВС или определенного вида топлива;
ряд других вспомогательных подсистем (в зависимости от особенностей конструкции и других параметров, например, иногда это системы, обеспечивающие улавливание паров бензина, а также рециркуляцию выхлопных газов, прочие).

Благодаря использованию системы впрыска возможна дозированная подача топлива или ТВС в один цилиндр либо группу цилиндров в заданный момент, в требуемом объеме и пропорции для обеспечения наиболее эффективного режима работы ДВС.

Иначе говоря. Если система впрыска неисправна, то подача ТВС или топлива будет прекращена, тогда силовой агрегат не сможет работать. Если возникают поломки, которые позволяют системе впрыска частично работать, тогда снижаются эксплуатационные параметры мотора. Существует вероятность его неисправности, как и неисправностей компонентов взаимосвязанных систем.

Схемы и принцип действия

Рабочий принцип действия системы впрыска базируется на применении топливного насоса, нагнетающего топливо прямо в топливной магистрали под заданным давлением, и инжекторов, специальных устройств, механизмов, обеспечивающих дозирование и впрыск ТВС (топлива определенного вида) во впускной коллектор или цилиндры. Иногда эти устройства совмещены (речь о насос-форсунках). Учитывайте, насосов в системе иногда ставится более чем один. А количество инжекторов – либо один, либо равно количеству цилиндров, либо больше в два раза чем цилиндров.

Прежде чем продолжить – разберемся с терминами. Инжектор – обозначение сложного механизма. В его нижней части расположены сопло и игла, это в любом случае. В остальном конструкция инжектора отличается и об этом ниже. Сопло и игла в совокупности узел, который называется форсунка. На практике сложилась следующая ситуация. Зачастую инжектор в целом называют топливной форсункой. А системы впрыска зачастую принято именовать инжекторным впрыском или просто инжектором. Другими словами. Иногда, когда говорят форсунка, то подразумевается инжектор, а когда разговор идет об инжекторе, то имеется в виду непосредственно сама система впрыска.

Продолжим. Используется два базовых варианта функционирования четырехтактного ДВС. Это влияет на принцип функционирования системы впрыска. Все находится в зависимости от вида заливаемого топлива и его характеристик. В целом это либо бензин, либо дизельное топливо, иногда газ, реже другие виды топлива (этанол, водород).

Бензин

Вариант первый. Использование бензина. В такой ситуации на такте впуска (иногда сжатия) прямо в камеру сгорания узлами и механизмами системы впрыска подается топливо. В полной зависимости от этого параметра впрыск бывает:

распределенным (MPi, ТВС формируется непосредственно во впускном коллекторе и только после этого поступает в камеру сгорания);
непосредственным (GDi, топливо поступает в цилиндр напрямую и перемешивается там с воздухом, формируя ТВС);
комбинированным (сочетание двух первых, это тот случай, когда инжекторов на один единственный цилиндр пара).

Потом происходят такт сжатия ТВС, ее поджиг, для этого предназначена система зажигания, как правило, искровая, со свечами зажигания, затем такт сгорания и расширения (рабочий ход поршня). То есть пары бензина перемешиваются с воздухом, образуется ТВС, затем искровой разряд от свечей и поджиг.

Дизельное топливо

Вариант второй. Использование дизельного топлива (иногда его называют соляркой, но это два разных вида углеводородов по химическим и физическим свойствам). Главное отличие от бензина в том, что пары дизельного топлива способны к самовоспламенению.

Оттого система впрыска функционирует немного иначе. Когда начинается такт впуска, прямо в камеру сгорания подается атмосферный воздух и все. Затем начинается такт сжатия. В ходе сжатия воздух до определенной температуры нагревается. Это физика, не будем о молекулах. Следом в камере сгорания растет давление. И вот начинает работать система впрыска. Она подает дизтопливо через инжекторы в камеру сгорания. Дизтопливо и воздух перемешиваются, происходит самовоспламенение. Способность к самовоспламенению – одна из характеристик тяжелых углеводородов. Далее тот же рабочий ход поршня. Зачастую задействуются специальные устройства, которые подогревают воздух либо перед его впрыском в цилиндры, либо уже находящийся в цилиндрах.

Если используется газ, то применяется принцип работы бензинового ДВС, очень редко дизельного ДВС (данные системы весьма дорогостоящие и требуют внесения конструкционных изменений в существующую систему впрыска).

В связи с тем что принцип работы отличается, дизтопливо нельзя заливать в бензиновые ДВС (ТВС попросту не сможет воспламениться). Бензин запрещено заливать в дизельные ДВС (в этом случае произойдет взрыв в камере сгорания и последствия его непредсказуемы).

Подача топлива (ТВС) бывает двух разновидностей. Первая чисто механическая, совокупность устройств (механизмов), обеспечивающих дозированную подачу либо бензина, либо дизельного топлива непосредственно в камеру сгорания. Сейчас применяются довольно редко из-за сложностей регулировки, тонкой настройки, техобслуживания и управления. Хотя ряд таких систем все жеоборудуется электронным блоком управления (далее ЭБУ).

Вторая электрическая (электронная). В такой ситуации речь идет о системах так называемого электронного впрыска. Обязательно есть ЭБУ силового агрегата (сейчас можно говорить о полноценной системе управления силовым агрегатом и его системами), множество датчиков и определенных исполнительных устройств. Иногда используются и комбинированные (смешанные) системы впрыска.

Как это все функционирует? Насос формирует давление топлива в топливной магистрали. Далее оно передается в инжектор. Форсунка при определенных условиях (или алгоритме по команде ЭБУ) открывается и подает топливо в камеру сгорания (впускной коллектор), после чего закрывается. И так по кругу, цикл повторяется.

Схема достаточно проста. Да вот только конструкционных решений используется огромное количество. Причем для дизельных моторов они свои, а для бензиновых – свои. Неизменно одно – есть форсунка. Сначала рассмотрим этот механизм и принцип его работы, а потом кратко остановимся на основных конструкционных решениях.

Форсунки и принцип их функционирования

Существует множество разновидностей форсунок, используемых в системах впрыска, выделим те, которые ставятся наиболее часто:

механические, фактически это клапан, он открывается при возникновении давления в инжекторе;
гидравлические, в своем первозданном виде не используются, зачастую разговор идет об электрогидравлических, оборудованных электромагнитным клапаном, а еще обязательно дросселем (впускным и выпускным), камерой (нижней и верхней);
пьезоэлектрические, еще одна из разновидностей электрогидравлических, у них принцип действия базируется на применении пьезокристалла, определенного вида пьезоэлемента, топливной камеры и клапана с поршнем;
электромагнитные, работа основывается на применении, установке электромагнитного клапана, оборудованного пружиной, электроразъемом и якорем.

Ниже отдельно поговорим о таком механизме как насос-форсунка (он же насос-инжектор) в дизельных силовых агрегатах.

Механические инжекторы сейчас если и встречаются, то очень редко на бензиновых ДВС, чаще на таких моторах ставятся электромагнитные форсунки. На дизельных двигателях используются форсунки электрогидравлические (оборудованные электромагнитным клапаном), а также еще и современные пьезоэлектрические.

Принцип работы таков. Насос нагнетает топливо в топливной магистрали. Оно подается либо в устройство, называемое топливной рампой в дизельных ДВС или топливной рейкой в бензиновых ДВС. Иногда топливо подается напрямую в инжектор.

Когда инжектор механического типа, то топливо передается в кольцевую камеру. Возникает избыточное давление. Это заставляет иглу приподниматься и приоткрывать сопло. Затем давление снижается, пружина, прилагая определенное усилие, возвращает иглу на ее законное место в седло, сопло закрывается.

Когда инжектор электромагнитный, то по команде передается электрический ток на обмотку возбуждения. Возникает электромагнитная индукция и формируется силовое поле, имеющее способность преодолеть усилие пружины. Тогда якорь затягивается вместе с иглой. Сопло открывается. Когда напряжение отключается, то силовое поле исчезает и пружина возвращает, как и в предыдущем случае, иглу в ее седло. Сопло закрывается.

Электрогидравлический инжектор работает несколько иначе. Топливо под расчетным давлением сначала поступает в верхнюю камеру (ее альтернативное, другое название – камера управления) и оказывает усилие на поршень. Он прижимает плотно иглу к ее седлу, поддерживая заданное давление. По указанию ЭБУ подключается питание и начинает работать электромагнитный клапан, приоткрывает выпускной дроссель. Из-за этого давление в камере управления понижается, в нижней камере давление постоянно. Разница давления выдавливает иглу из седла. В результате сопло приоткрывается. Затем срабатывает впускной дроссель, топливо снова подается в камеру управления. Давление в камерах выравнивается, стабилизируется и игла идет назад в свое исходное положение, плотно прилегая к седлу. Сопло закрывается.

Пьезоэлектрический инжектор работает по аналогичному принципу, но вместо клапана электромагнитного типа используется пьезоэлемент.

Когда форсунка не одна, то они работают либо:

обособленно, то есть для каждого цилиндра своя и сопло открывается именно в такт впуска (иногда форсунок две на цилиндр, об этом уже упоминали);
попарно, форсунки функционируют в паре;
в одно время все (такой тип практически не используется, такая система применялась ранее, из-за того что впрыск топлива зачастую не совпадает с тактами в отдельно взятых цилиндрах).

Важный момент. Его уже отмечали выше. Топливо впрыскивается или в коллектор (имеется в виду впускной), или прямо в цилиндр.

Системы управления инжектором

Используются две базовые системы, обеспечивающие управление инжектором – механическая и электрическая. Рассмотрим их подробнее.

Механическое управление используется сейчас все реже, практически вымерло как класс. Но на старых двигателях все еще встречается. Оно бывает двух типов. Первый – только механика, второй – механика, работающая в паре с ЭБУ. Функционирует с бензиновыми силовыми агрегатами, иногда с дизельными, но конструкция разная совершенно. Все началось с того момента как стали модернизировать карбюраторные двигатели, снимая карбюратор и устанавливая механический инжектор.

Принцип работы таков. Насос из бензобака подает бензин через накопитель и фильтр в нижнюю камеру дозатора-распределителя. В нем предусмотрена установка способного обеспечить подачу топлива в верхние камеры плунжера. Его расположение в зависимости от объема воздуха регулируется при помощи напорного диска, а тот управляется через рычаг расходомером. Установлена дроссельная заслонка, регулирующая подачу воздуха. Чтобы было понятно, в дозатор-распределитель попадает бензин и воздух, там смешиваются, образуя ТВС. Ее компонентный состав зависит от положения плунжера. А затем ТВС подается на механические форсунки. Это общий принцип. В конструкциях бывают существенные отличия. Например, есть особенности в ручной регулировке, иногда использовался пусковой электромагнитный инжектор.

В более поздних версиях механический впрыск обеспечили системами электронного управления. Поставили ЭБУ и добавили несколько датчиков. Но суть осталась та же.

Пришло время и от механических инжекторов отказались. Система управления стала сложнее и добавили несколько дополнительных датчиков.

В системах электронного управления осталась дроссельная заслонка, регулирующая поступление воздуха непосредственно во впускной коллектор системы впуска. Если впрыск топлива непосредственный, то ставятся еще и впускные заслонки. За все несет ответственность ЭБУ (контроллер), который подает команды на разнообразные исполнительные устройства в полной зависимости от информации, подаваемой от датчиков, на базе определенного алгоритма.

Датчики используются различные, отметим такие как:

массового расхода воздуха, определяет объем воздуха, подаваемого в мотор, сокращенно ДМРВ, существует множество разновидностей данного вида датчиков, отметим ультразвуковые, флюгерные (они же механические), а также термоанемометрические;
кислорода, его еще называют лямбда-зондом, устанавливается в выхлопной системе, сейчас порой их два, основная задача – определить массовую долю кислорода в выхлопных газах, таким образом определяется является ли ТВС «богатой» или «обедненной», наиболее часто используются устройства, отличающиеся по типу подачи напряжения на нагревательный элемент, основных варианта два – либо импульсная, либо постоянная;
положения дроссельной заслонки, рассчитывает расположение, как понятно из названия, дросселя в определенный момент, в соответствии с этим корректируется объем подаваемого топлива;
температуры охлаждающей жидкости, это важно при запуске ДВС, чтобы обеспечить работу устойчивую на холостом ходу, когда силовой агрегат еще не прогрелся до своей заданной конструкционно температуры;
напряжения, следит за бортовой электросетью, так как большинство инжекторов либо электромагнитные, либо оборудованные электромагнитным клапаном, а для их работы нужен электрический ток;
абсолютного давления, ставится во впускном коллекторе, определяет давление воздуха, в ряде схем работает в паре с датчиком температуры воздуха и заменяет или корректирует работу ДМРВ, иногда применяется и по другому назначению, а именно для определения барометрического давления;
положения и скорости вращения коленчатого вала, нужен чтобы отслеживать количество оборотов мотора для расчета параметров работы форсунки – это один из самых важных датчиков;
скорости, определяет скорость автомобиля, это необходимо чтобы точно рассчитать порог отключения передачи топлива, и на базе этого датчика функционирует большинство электронных систем ограничения скорости, так называемые электронные «ошейники»;
детонации (широкополосный или резонансный (практически не используется)), необходим для определения детонации, возникающей в ДВС при его работе.

Принцип функционирования следующий. Шофер выжимает педаль газа, та передает усилие на дроссельную заслонку. Она отвечает за подачу атмосферного воздуха во впускной тракт. В это же время начинают работать датчики, они собирают информацию и передают на ЭБУ. Он замечает открытый дроссель и подает топливо. Причем чем больше подача воздуха, тем больше подача топлива. Это требуется чтобы соблюдать определенную пропорцию и ТВС не была «обедненной» или «богатой». И в том, и в ином случае двигатель и системы с ним взаимосвязанные будут работать не корректно, снижаются эксплуатационные характеристики и вероятны поломки. Особенно это касается выхлопной системы. Топливо подается на инжекторы. Причем инжекторы могут быть как сами по себе, так и объединены в общую систему, она называется топливной рейкой или рампой. Это такая полая трубка, к которой подключаются топливопровод, иногда датчики и обязательно инжекторы. А далее у нас варианты. Поэтому остановимся на системах впрыска двигателей детальнее.

Системы впрыска бензиновых двигателей

Сначала поговорим об основных системах впрыска бензиновых двигателей.

Непрерывный и точечный впрыск

Первоначально карбюраторный мотор не стали сильно переделывать, поставили механический инжектор, убрали карбюратор. Это системы так называемого непрерывного впрыска. Как они функционируют – рассмотрели выше. То есть механический инжектор, дроссельная заслонка, а также еще и дозатор-распределитель в системах, оборудованных механическим впрыском, плюс датчики и ЭБУ в системах с электромеханическим впрыском.

Затем стали использоваться системы с центральным, одноточечным впрыском. У них единственный электромагнитный инжектор. Хотя по правде бывает и два, если ДВС с V-образной компоновкой.Впрыск бензина выполняется во впускной коллектор, туда же подается атмосферный воздух. После этого формируется ТВС и перераспределяется по цилиндрам. Иначе говоря, схема используется как и в карбюраторной системе, обеспечивающей подачу топлива. Существенное отличие от механических форсунок в том, что бензин подается дозированно, то есть от непрерывной схемы отказались. В ходе этого форсунка за четыре такта, полный цикл, пару оборотов коленчатого вала впрыскивает бензин четыре раза. Минус – неравномерная подача ТВС по цилиндрам, а также ее оседание непосредственно во впускном коллекторе (его стенках), затрудненный холодный запуск ДВС и его плохая приемистость. Эту систему пытались модифицировать и в некоторых случаях электромагнитный клапан работает по схеме не просто открылся, закрылся, но и с определенной задержкой, этот параметр называется фазой удержания.

Распределенный впрыск

Следующая система, появившаяся чуть позже, предполагает впрыск во впускной тракт, для этого устанавливается топливная рейка (хотя иногда ее может и не быть), а на один цилиндр приходится один инжектор. Во впускном коллекторе бензин смешивается с атмосферным воздухом и потом через впускные клапаны ТВС поступает в цилиндр, где и сжигается. Такой впрыск назвали распределенным, иначе говоря, многоточечным.

Причем и тут есть свои различия. Уже указывали выше, бензин может подаваться:

на все форсунки в одно время, параллельно;
попарно-параллельно, на два инжектора, тут все зависит от тактов мотора;
фазированно, последовательно, на каждый из инжекторов в отдельности.

В первой ситуации все инжекторы функционируют синхронно. Данная схема среди всех разновидностей распределенного впрыска появилась первой. Форсунка за два хода поршня, пару оборотов коленчатого вала осуществляет впрыск дважды. Основной минус в том, что при формировании ТВС не учитывается что во всех установленных цилиндрах порядок открывания впускных клапанов отличается, а значит время подготовки ТВС для каждого из цилиндров отличается. В этом и суть проблемы. Бензин подается в цилиндр с определенной задержкой.

Поэтому следующей стала попарно-параллельная схема. Все инжекторы поделили на группы в полном соответствии с работой цилиндров. Каждая из существующих групп контролируется иуправляется обособленно. Причем форсунки в одной группе функционируют синхронно. Когда одна группа работает на впрыск, то вторая не работает, то есть закрыта, и в обратном порядке. В остальном также как и в ситуации с параллельным типом впрыска. За два хода форсунки два раза впрыскивают бензин за один цикл. Одно но. При запуске двигателя работает сначала параллельная схема, затем переходит на попарно-параллельную.

И следующим этапом стало применение фазированного (последовательного) впрыска. В данном случае все инжекторы управляются обособленно, а вместо двойного впрыска используется одинарный, но продолжительный, за один цикл мотора. Причем впрыск осуществляется в момент такта выпуска. Это обусловило необходимость использования вспомогательного датчика, определяющего положение уже распредвала, так называемого датчика фаз. В момент запуска силового агрегата, как и раньше, используется параллельная схема. И еще отметим что дополнительно иногда применяется и асинхронный режим.

Ранее остановились на том, что ЭБУ подает команду на впрыск заданного объема топлива. В ситуации с распределенным впрыском бензин через инжектор поступает (впрыскивается) во впускной коллектор и перемешивается с воздухом. Распредвал через клапанный механизм задействует впускной клапан. Он открывается и запускает из впускного коллектора полученную смесь в ДВС. Распредвал делает оборот, пружина возвращает клапан на место в седло и канал плотно закрывается. Затем цикл повторяется.

Непосредственный и комбинированный впрыск

Конструкторская мысль не стояла на месте и быстро просчитали что более эффективно смешивать бензин с воздухом не традиционно во впускном тракте, а прямо, говорят еще непосредственно, в цилиндре, точнее в камере сгорания. Мощность силового агрегата больше, а ТВС дожигается лучше.

Так форсунка перекочевала из впускного коллектора на цилиндр, а впрыск стали называть непосредственным. Причем пришлось вносить конструкционные изменения. Воздух подается строго вертикально (воздушные потоки вертикально направлены), поршни стоят с выборкой закругленной формы (наклонным углублением), чтобы направлять ТВС в сторону свечей зажигания. Плюс, как и в дизельных силовых агрегатах, ставится ТНВД (расшифровывается как топливный насос высокого давления). Он механического типа. Работает от распределительного (кулачкового) вала для нагнетания определенного давления прямо в топливной рейке. Также используются специальные вихревые инжекторы. И принцип действия очень похож. Говоря подробнее. Непосредственный впрыск бензина теперь выполняется не во время такта впуска, а во время такта сжатия. Исключение только одно – работа мотора на холостом ходу. Тогда впрыск при такой схеме выполняется в ходе такта впуска. А также есть комбинированные режимы работы ДВС, когда впрыск чередуется (такт сжатия, такт впуска).

Что у нас в таком случае получается? Топливо электронасос из бака подает на ТНВД, а тот нагнетает бензин далее в топливную рейку под повышенным давлением (порядка нескольких десятков атмосфер). И затем из топливной рейки бензин подается на инжектор, а он впрыскивает топливо (бензин) прямо (зачастую используют термин непосредственно) в цилиндры (камеру сгорания). В этот самый момент впускной клапан приоткрывает канал. В результате из впускного коллектора в мотор поступает атмосферный воздух. Он встречается в камере сгорания с бензином и формируется ТВС. Все, дальше форсунка закрылась, топливо не впрыскивается, клапан закрылся, воздух не подается и начался такт сжатия, поршень начал подниматься от НМТ (полное название нижняя мертвая точка) к ВМТ (полное название верхняя мертвая точка).

Обе схемы (и с впрыском во впускной тракт, и в цилиндры) обладают как своими изъянами, так и преимуществами. Поэтому особо одаренные инженеры решили их совместить. Так на ряде двигателей стали устанавливать комбинированную (смешанную) систему впрыска. Тогда один инжектор отвечает за впрыск бензина в цилиндр, а второй – за впрыск во впускной тракт.

Система впрыска дизельного ДВС

Топливная система дизельного ДВС, как и его система впрыска, обладает своими спецификой и особенностями. Главные в том, что дизтопливо подается в камеру сгорания под повышенным давлением и всегда используется непосредственный впрыск. Тут вариантов, как в случае с бензиновой системой впрыска, нет и быть не может. Правда ставится иногда одна форсунка во впускной коллектор. Но она вспомогательная, служит для подогрева воздуха и насыщения его парами сгорания дизельного топлива (речь о электрофакельном подогреве).

Чтобы обеспечить заданное давление топлива ставится система, состоящая из двух топливных насосов – первый ТНВД, о нем уже говорили выше, и низкого давления (ТННД). Помимо этого современные системы снабжаются также фильтрами-сепараторами, ЭБУ, группой датчиков и другими вспомогательными устройствами.

Из дополнительных устройств отметим те, которые отвечают за обеспечение стабильной работы холодного двигателя. У дизелей с этим иногда проблема. К таким устройствам относятся свечи накаливания. Варианта два. Они либо ставятся в цилиндр и подогревают воздух, либо во впускной коллектор (электрофакельный подогрев). Иногда применяется и предпусковой подогреватель. Суть в том, чтобы подогреть воздух на холодном моторе и обеспечить более эффективное испарение паров дизтоплива.

Схема действия системы впрыска дизельных силовых агрегатов подобная той, которая используется в системах с непосредственным впрыском в бензиновых моторах. Принцип рассмотрели выше, осталось обратить внимание на конструкционные различия.

Рядный ТНВД

Системы впрыска дизельных ДВС с рядным ТНВД – это то, с чего все начиналось. Сейчас встречается редко и практически не ставится. Первоначально это был механический тип впрыска. В данной схеме предполагается установка рядного насоса с плунжерными парами (поршнями). Работает он, как правило, от распределительного (его еще называют кулачковым) вала.

Плунжерные пары, они же прецизионные компоненты, обеспечивают нагнетание дизтоплива в форсунки путем перемещения во втулках. На одну форсунку одна плунжерная пара (топливная секция). Рядным насос назвали потому, что работает с цилиндрами, расположенными в ряд. На моторах с V-образной компоновкой соответственно топливных секций две.

Принцип функционирования прост. Кулачки распределительного вала воздействуют на роликовый толкатель, тот на поршень. Он в свою очередь приподнимается и нагнетает в гильзе давление до заданного уровня. Затем срабатывает нагнетательный клапан. Он приоткрывается и дизтопливо подается на инжектор. После этого поршень опускается, пружина возвращает клапан на место. Далее в насосе открывается впускной клапан или, в зависимости от конструкции, канал и дизтопливо закачивается в рабочую полость.

Регулировка подачи топлива проводится путем задействования в гильзе двух отверстий (одно впускное, второе выпускное) и винтовой проточки. Следом стали применять усовершенствованную электромеханическую компоновку.

ТНВД распределительного типа

Далее рядный ТНВД модернизировали путем того что отказались от установки многосекционной конструкции. Теперь одна единственная топливная секция. Хотя она иногда содержит несколько плунжерных пар. Работает секция со всеми инжекторами одновременно. Принцип работы отличается в зависимости от конструкционных особенностей. Выделим три разновидности таких ТНВД.

Начнем с торцевых. Плунжерная пара всего одна и она, помимо того что нагнетает топливо к форсункам, также используется и как распределитель. Схема хитрая. Поршень не только совершает поступательные движения вверх-вниз. Благодаря кулачковой шайбе и приводному валу он еще способен вращаться. Вот так и двигается вверх, нагнетает давление топлива. Сделал оборот, открыл один канал, пошло топливо на один инжектор. Повернулся еще на несколько градусов вокруг оси, открылся второй канал, пошло топливо на второй инжектор. Угол поворота зависит от количества форсунок и цилиндров. Если их четыре вот и получается 360°/4=90°. И еще отметим что такой ТНВД зачастую работает в паре с подкачивающим насосом, кольцом (регулятором опережения момента подачи) и дозирующим устройством (либо электромагнитного, либо механического типа).

Схема топливного насоса: 1 – вал привода насоса; 2 – перепускной клапан регулирования внутреннего давления; 3 – рычаг управления подачей топлива; 4 – грузы регулятора; 5 – жиклер слива топлива; 6 – винт регулировки полной нагрузки 7 – передаточный рычаг регулятора; 8 – электромагнитный клапан остановки двигателя; 9 – плунжер 10 – центральная пробка; 11 – нагнетательный клапан; 12 – дозирующая муфта; 13 – кулачковый диск; 14 – автомат опережения впрыска топлива; 15 – ролик; 16 – муфта; 17 – топливоподкачивающий насос низкого давления

Второй вид ТНВД распределительного типа называется роторный (другое название – кулачковый внутренний). Одна топливная секция, но вот плунжерных пар несколько, они расположены радиально по отношению друг к другу. Используются вал распределитель, роликовые башмаки, а также кулачковая шайба и ряд дополнительных устройств, в том числе несколько клапанов. Вал вращается, башмаки вдавливаются во внутрь и задействуют плунжеры. Дизтопливо в камере сжимается и попадает в распределитель, который выполняет перераспределение по форсункам. Также используется и вспомогательное оборудование.

Есть еще третий тип насосов с кулачковым внешним приводом. Его более подробно рассматривать не будем.

Индивидуальные системы

Индивидуальные (обособленные) системы впрыска дизельных моторов предполагают использование устройств, обеспечивающих подачу дизтоплива под повышенным давлением обособленно к каждому инжектору.

Первый вариант – это установка насос-форсунки. В данном механизме сочетаются форсунка и одна единственная плунжерная пара. Она задействуется за счет использования кулачкового вала. То есть кулачки распредвала воздействуют на плунжер, нагнетается давление и дизтопливо впрыскивается прямо в цилиндр. Управление подачей дизтоплива выполняется либо механически с использованием рейки и специальных регуляторов, либо с помощью электроники, тогда ставится клапан. Это более распространенная схема. Ранее клапан был электромагнитным, сейчас используются пьезоэлектрические клапаны.

Также обозначим и такой вариант, когда для каждой форсунки используется свой отдельный насос в отдельном блоке, который приводится в действие при помощи распредвала. Располагается такой насос либо в ГБЦ, либо имеет корпусный вариант. Тогда форсунка ставится электрогидравлическая. Встречается такая схема редко.

ТНВД магистрального типа или поговорим о Common Rail

И последняя схема, которую рассмотрим, – Common Rail. Ее еще называют аккумуляторной системой впрыска. Суть такова что для подачи дизтоплива в форсунки задействуются не плунжерные пары, а топливная рампа (накопитель, магистраль, аккумулятор). ТНВД нагнетает давление не в инжекторы, а в топливную рампу, где затем происходит перераспределение по форсункам. За все отвечает электроника. Такая схема в настоящее время наиболее распространена. Принцип работы ТНВД остался неизменным, приводной вал, плунжерные пары. По команде ЭБУ насос включается и нагнетает под давлением дизтопливо в топливную рампу. На ней ставятся электрогидравлические инжекторы. Привод может отличаться (как указывали выше, электромагнитный, либо более современный пьезоэлектрический). Принцип работы также отмечали.

В целом инженерная мысль не стоит на месте и постоянно появляются все новые и совершенствуются действующие системы впрыска дизельных, а также бензиновых моторов. Рассмотрели лишь основные, да и только поверхностно. Суть в другом. Если топливная система, впускная, система впрыска, другие подсистемы системы питания и с ней взаимосвязанные не смогут работать или будут работать неправильно, то двигатель либо не запустится, либо будет функционировать, но снизятся эксплуатационные характеристики и вероятность поломок возрастает многократно. Поэтому за топливной аппаратурой нужно следить. А в этом поможет автопортал Avto.Tatar.

Обращайтесь к нам и выбирайте технический центр в Казани, где выполнят обслуживание системы питания двигателя, в том числе системы впрыска и топливной системы, их ремонт и регулировку. А если понадобятся для этих работ запчасти, их также можно подобрать у нас.

2018-12-22 Система впрыска

Похожие новости

Новости партнёров