Общее устройство. Системы дизельной топливной аппаратуры насос-форсунка начали применяться на грузовых автомобилях с 1994 года. Модульная конструкция систем питания дизельных двигателей с насос-форсунками позволяет устанавливать без особых затрат времени на двигатели различных конструкций.
Недостатком насос-форсунок является увеличение высоты головки блока цилиндров, что в свою очередь вызывает увеличение высоты двигателя.
Устройство отдельных компонентов системы. Топливоподкачивающий насос. В грузовых автомобилях в качестве топливоподкачивающих насосов, как правило, применяются насосы с наружным зацеплением шестерен.
Насос-форсунки состоят из трех подсистем: подачи топлива низкого давления, подачи топлива высокого давления, подачи воздуха и выпуска отработавших газов.
Подсистема подачи топлива низкого давления необходима для подачи топлива к насосу высокого давления и очистки топлива.
Подсистема подачи топлива высокого давления служит для создания высокого давления впрыска топлива в камеру сгорания.
Подсистема подачи воздуха и выпуска отработавших газов включает в себя приборы для очистки воздуха, поступающего в цилиндры двигателя и очистки отработавших газов после выпуска их из цилиндров.
Основные компоненты системы питания дизельного двигателя с насос-форсунками показаны на рис. 6.45.
Расположенный в баке электрический насос низкого давления 15 подкачивает топливо к фильтру. Обратный клапан 12 предотвращает слив топлива из распределителя 7 и трубопровода низкого давления 14 в бак после остановки двигателя.
Насос 10 высокого давления служит для забора топлива из фильтра и подачи его под повышенным давлением к насос-форсункам. Редукционный клапан 11 поддерживает давление подаваемого к насос-форсункам топлива в пределах 0,75…0,85 МПа.
Ограничительный клапан 5 удерживает давление топлива в сливном трубопроводе на уровне 0,1 МПа, благодаря ему снижаются пульсации давления в системе.
Топливоподкачивающий насосы могут быть как внутренним зацеплением шестерен, так и шиберные. Давление подаваемого насосом топлива регулируется редукционным клапаном.
Максимальное давление, развиваемое насос-форсунками, составляет 250,0 МПа.
В насос-форсунках применяется электрический (соленоидный) клапан управления 5. Такая форсунка представляет собой одноцилиндровый насос высокого давления индивидуальный для каждого цилиндра двигателя (рис.).
Основными задачами соленоидного клапана являются: обеспечение точного времени начала впрыска топлива относительно угла поворота коленчатого вала двигателя на различных режимах работы, продолжительности впрыска и количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя.
Работу насос форсунки можно разделить на 4 хода плунжера: ход впуска, предварительный ход, ход нагнетания и впрыска топлива, окончание процесса впрыска (рис. 6.46).
Ход наполнения. При движении плунжера вверх, под воздействием возвратной пружины, топливо при постоянном давлении поступает по каналу 7 от подкачивающего насоса в полость соленоидного клапана 6, который открыт, так как на него не подается напряжение (рис. 6.46, а). По каналам топливо попадает в полость высокого давления 4.
Предварительный ход. Кулачок приводного вала поворачиваясь (рис. 6.46, b), начинает оказывать давление на плунжер 2, который движется вниз. Соленоидный клапан открыт и топливо, под давлением движущегося вниз плунжера 2, вытесняется через выпускной канал 8 в систему низкого давления.
Ход нагнетания и процесс впрыска топлива (рис. 6.46, c). От блока управления на катушку 9 соленоидного клапана подается напряжение и якорь соленоидного клапана под воздействием созданного электромагнитного поля закрывает клапан, преодолевая при этом сопротивление пружины клапана. Закрытие соленоидного клапана приводит к изменению тока катушки 9, что определяется блоком управления, как начало подачи топлива.
Давление топлива в полости высокого давления при движении плунжера возрастает. Одновременно возрастает давление и в полости распылителя форсунки. При достижении давления начала подъема иглы распылителя около 300 кгс/см2 игла распылителя слегка приподнимается и начинается впрыск топлива в камеру сгорания (фактическое начало впрыска или начало подачи). Давление впрыска постоянно увеличивается по мере хода плунжера насоса.
Окончание процесса впрыска (рис. 6.46, d). При прекращении подачи тока на обмотку соленоида клапан приоткрывается и сообщение между полостями высокого и низкого давления снова восстанавливается. В момент переходной фазы между ходом нагнетания и окончанием процесса впрыска достигается наибольшее давление нагнетания. В зависимости от типа насоса форсунки оно составляет 180…250 МПа (1800…2500 кгс/см2). После полного открытия электромагнитного клапана давление резко падает, игла форсунки при этом закрывает отверстие распылителя, усилием пружины клапан устанавливается в исходное положение и процесс впрыска заканчивается.
Использование насос-форсунки исключает применение топливопроводов высокого давления, благодаря чему снижаются потери давления при подаче топлива из-за периодических расширений топливопроводов в начале подачи и разгрузке в конце подачи. Максимальное давление, развиваемое насос-форсунками, составляет 250 МПа (2500 кгс/см2). Электронные трехмерные параметрические характеристики в комбинации с высоким давлением впрыска приводят к снижению потребления топлива при одновременном снижении выброса токсичных веществ, что имеет большое значение принимая во внимание строгие требования соблюдения европейских стандартов. Используя управление соленоидным клапаном, имеется возможность реализовать предварительный (пилотный) впрыск и отключение отдельных цилиндров из работы при частичных нагрузках, что уменьшает расход топлива.
Проверка и обслуживание насос-форсунок осуществляется способами подобно описанным выше.