Обзор систем впрыска дизельных двигателей

12.10.2015 / 25.04.2018   •   7178 / 2633

Можно долго и нудно объяснять принцип действия различных систем впрыска применяемых в моторостроении, принцип работы самого двигателя и системы его управления. Из той информации – реально для владельца важна лишь 1/10 часть: количество потребляемого топлива на 100 км пути, вид установленной на моторе системы впрыска топлива,  мощность мотора, «живучесть» системы и, если всё же потребуется,  стоимость ремонта/новой детали.

На сегодняшний день в моторостроении применяется несколько систем впрыска топлива от 5 основных производителей,  представленных в нашей стране. Это компании BOSCH, ZEXEL(Diesel-Kiki), DENSO(NIPPON-DENSO), DELPHI(Lucas), Continental/VDO(Siemens).

Львиную долю рынка занимает концерн BOSCH (Германия) — «пионеры» в серийном производстве топливной аппаратуры (с 1925 г.

)

1927 г. Топливный насос для легкового автомобиля Stoewer. При объеме 2.6 литра этот мотор развивал 27 л.с. примерно 20 кВт.

Данная конструкция ТНВД (PE –type) дожила до наших дней, претерпев множество изменений.

Топливный насос для автомобиля MAN TG-A. Мощность  460 л.с. (345 кВт). На данный момент является конечным этапом развития ТНВД с рядной компоновкой. В отличие от предыдущих поколений механизм опережения встроен в корпус. Имеет электромеханическое управление количеством впрыска и углом начала впрыска.

Но в связи с невозможностью обеспечить всё более ужесточающиеся экологические требования, дальнейшая модернизация не проводится. Концерн разработал за прошедший век топливные насосы различных конструкций.

Примерно в те же годы развивается и основной конкурент BOSCH — LUCAS CAV (Великобритания). Создаются и разрабатываются конструкции, принципиально отличающиеся, но выполняющие  функции такие же как и немецкие аналоги.

Для грузовиков создается ТНВД со съемной головкой высокого давления (аналогичная схема использована в ТНВД Алтайского Завода Прецизионных Изделий и TGL(ГДР) – для IFA). Позднее для тяжелых двигателей была разработана собственная система насос-форсунок и индивидуальных насосов с электроуправляемыми клапанами, построенная по собственной технологии (несмотря на схожесть с немецкими аналогами).  Для быстроходных двигателей создается семейство распределительных насосов DPA(лицензионным производством которых занялся венгерский завод  «MEFIN»). На смену DPA пришел DPC, а позднее DP 200(210), EPIC (ТНВД с управлением электроклапанами, в России наиболее часто встречается на автомобилях FORD Transit и Mercedes-Benz). Схема оказалась настолько «живучей», что была применена при разработке ТНВД для Common Rail, по такому же принципу создан насос VP44 (BOSCH).   В начале 2000 года фирма LUCAS CAV была приобретена американским концерном DELPHI. Продукция концерна поставляется многим автопроизводителям.

Бренд ZEXEL появился в 1939 году, когда японская фирма DIESEL KIKI купила лицензию у BOSCH на производство дизельных топливных насосов высокого давления, и с помощью немецких специалистов организовала их выпуск. В 1990-м году, компания производящая продукцию под маркой Zexel, стала называться

Zexel Corporation. В 2000-м году была реорганизована под названием Bosch Automotive Systems Corporation (RBAJ), то есть стала японским отделением корпорации BOSCH. Топливная аппаратура данного производителя хотя и повторяет модельный ряд BOCSH, но имеет ряд конструктивных особенностей. Таких, как система электромеханических регуляторов.

Свою историю компания DENSO начала в 1949 году под названием Nippon Denso. В 1996 она была преобразована в корпорацию DENSO, так как предыдущее название переводилось с японского языка, как «Японские электронные запчасти», что не соответствовало достигнутому уровню развития компании, которая расширила рынок продаж своих комплектующих, кроме Японии, на рынки Европы, Америки и Азии.  Долгое время компания производила распределительные насосы по лицензии

BOSCH. Но DENSO в 1995 году впервые в мире применила систему Common Rail на серийном автомобиле Toyota – Hino, после чего данная система получила признание во всем мире. По похожей схеме разработана система BOSCH CP2.

Компания SIEMENS AG/VDO представлена на российском рынке в основном системами Common Rail. Принципиальным отличием от остальных производителей является использование управляющего элемента  из пьезокристаллического пакета. Это повышает скорость срабатывания управляющего элемента в несколько раз, в сравнении с индуктивными элементами.

Ещё одна компания, активно присутствующая на российском рынке – MOTORPAL(Чехия). Данная фирма выпускает рядные ТНВД для спецтехники и сельхозтехники, а так же Газель (механические

насос-форсунки) и УАЗ Hunter(рядный ТНВД).  Компания активно проводит разработки альтернативы системе Common Rail (TIER 3).

Ну, вот с производителями ТНВД мы определились, теперь попробуем определиться «что за зверь такой создает давление?».

Рядные ТНВД (PE – type) классификация Bosch

Из названия класса – расположение насосных секций в ряд, по одной на каждый цилиндр. Имеет собственный корпус, кулачковый вал, систему изменения цикловой подачи в зависимости от изменения режима нагрузки на двигатель (центробежный и/или всережимный регулятор), автомат опережения впрыска, топливоподающий насос.  В более поздних версиях механические регуляторы уступили место электромеханическим (RE – type).

Распределительные ТНВД (VE – type)

Класс ТНВД применяемый  в основном на легковых автомобилях и легком коммерческом транспорте. Имеют один плунжер, могут поддерживать работу от 2 до 6 цилиндров. Плунжер, двигаясь аксиально – создает давление, одновременно вращаясь – распределяет топливо под высоким давлением по цилиндрам. В корпусе конструктивно объединены несколько систем: Приводной вал, топливоподающий насос, центробежный и всережимный регуляторы, автомат опережения впрыска, механизм коррекции цикловой подачи по давлению наддува или в зависимости от положения над уровнем моря, автомат облегчения старта.  Несмотря на весьма обширный список устройств, все они расположены в одном корпусе, довольно малого размера и веса. С 1986 года применяются как механические регуляторы, так и электромеханические.

Распределительные ТНВД DP(A/C) –type(VP44/VRZ)

Данный тип был разработан фирмой Lucas CAV

. Принципиальным отличием от Bosch VE является использование 2, 3 или 4 радиально движущихся навстречу друг другу плунжеров. Ротор, в котором находятся плунжера, вращаясь, распределяет топливо по цилиндрам. Остальные функциональные возможности и принципы действия систем похожи на описанные выше насосы VE. С разработкой и внедрением быстродействующих клапанов, появились насосы серий EPIC(Lucas), VP44(Bosch), VRZ(ZEXEL), V4(DENSO). Для корректировки погрешностей механической обработки применяется метод программного корректирования.

Насос-форсунки (PDE/UIS)

Данная система объединяет в одном корпусе насосную секцию и форсунку. Привод насосной секции осуществляется от распределительного вала двигателя. Регулировка подачи топлива осуществляется как с помощью зубчатой рейки (регулятор установлен на двигателе), так и с помощью электромагнитного клапана. В

насос-форсунках американских двигателей применены гидравлические привода. Система находит применение не только на грузовых автомобилях, но и на легковых (Land Rover, VW) Система выпускается четырьмя производителями — Bosch, Delphi, Continental/VDO, Motorpal.

Индивидуальные насосы (PLD/UPS)

Насосная секция в данной системе, как и в предыдущей, приводится в действие от распределительного вала двигателя (при установке непосредственно в ГБЦ), так и от отдельного кулачкового вала (при установке в отдельный корпус). Для впрыска топлива в цилиндры применяется обычная форсунка. Различие с традиционными системами впрыска состоит в том, что применяется короткая трубка высокого давления с минимальными изгибами, в свою очередь это позволяет добиться более стабильных результатов. Для регулирования количества подачи применяется как зубчатая рейка, так и электроклапан. Наиболее широко эта система применяется на строительной технике и грузовых автомобилях. Таких как

DAF XF95, MERSEDES Atego/Actros, RENAULT Magnum.

Common Rail (общая дорога (англ.)). Аккумуляторная система впрыска

На данный момент система является вершиной эволюции ТПА. За счет увеличения давления впрыска (до 2000 бар. ) удалось добиться снижения расхода топлива, снижения токсичности выхлопа (за счет выполнения до 9 впрысков за один рабочий такт в цилиндре). Топливные насосы производства BOSCH, DENSO и SIEMENS построены по схожим схемам.

DELPHI использует собственную схему, пришедшую от серии DPA/DPC. Впрыск топлива в цилиндры осуществляется через электроуправляемые форсунки SIEMENS и BOSCH используют в своих инжекторах пьезокерамические пакеты, в качестве управляющих элементов. Система применяется практически всеми производителями дизельных моторов, как легковых, так и грузовых автомобилей.

Источник: http://dizel-ryazan.ru

Рекомендуем посетить раздел:

Система дизельного впрыска Common Rail — DieselMotors

    Общие сведения

Система Common Rail – это система впрыска топлива под высоким давлением. Ее называют также аккумуляторной системой впрыска. Понятие «Common Rail» означает дословно «общая рейка» или «общая рампа», под которой подразумевается общий для всех форсунок топливный аккумулятор высокого давления. В этой системе разделены процессы подачи топлива под высоким давлением и процессы впрыска. Необходимая для впрыска подача топлива под высоким давлением 

производится специальным насосом высокого давления. Топливо накапливается в аккумуляторе высокого давления, из которого оно подводится через короткие трубопроводы к форсункам. К премуществам системы Common Rail относятся: практически свободный выбор давления впрыскивания для каждого режима работы двигателя,  

возможность впрыска топлива под высоким давлением при низких частотах вращения вала двигателя и при частичных нагрузках, управляемое начало впрыска с подачей предварительной дозы, отделенной от основной порции топлива.

Устройство

Топливная система состоит из двух контуров: контура низкого давления, включающего электронасос в топливном баке, компенсационный бачок, топливный фильтр и шестеренный насос, и контура высокого давления, включающего насос высокого давления, аккумулятор (Rail), форсунки и предохранительный клапан.  

Включенные в контур низкого давления электронасос и шестеренный насос обеспечивают подачу топлива из бака через компенсационный бачок и фильтр к насосу высокого давления. Этот насос подает топливо в аккумулятор (Rail) под высоким давлением, необходимым для впрыска топлива. Из аккумулятора высокого давления топливо поступает к форсункам, через которые оно впрыскивается в камеры сгорания двигателя.

 Дизельная форсунка с электронным управлением

Форсунки предназначены для впрыска топлива в камеры сгорания в нужном количестве и в нужный момент. Они управляются блоком управления топливной системой дизеля с непосредственным впрыском. В исходном состоянии форсунка закрыта. Ее электромагнитный клапан при этом обесточен. Якорь электромагнитного клапана прижимается пружиной к его седлу. Игла распылителя форсунки прижимается к ее седлу силой давления топлива, действующего на поршень мультипликатора сверху, и превышающей силу давления, действующую на значительно меньшую площадь иглы снизу.

Впрыск топлива производится по команде блока управления системой впрыска дизеля. При этом на электромагнитный клапан подается напряжение. Как только создаваемое электромагнитом усилие превышает силу затяжки пружины клапана, якорь электромагнита поднимается, открывая выпускной дроссель.

В результате топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель препятствует быстрому уравниванию давлений в топливоподводящем канале и в камере управления. При этом сила давления, действующая на поршень мультипликатора, снижается до уровня, при котором она преодолевается силой давления на иглу распылителя. В результате игла поднимается и начинается впрыск топлива. Впрыск топлива заканчивается, как только блок управления системой впрыска дизеля прекращает подавать напряжение на электромагнитный клапан форсунки. При этом электромагнитный клапан обесточивается. Пружина электромагнитного клапана вновь прижимает его якорь к седлу, перекрывая сливной дроссель. Давление топлива в камере управления повышается до его уровня в аккумуляторе. При этом давление в камере управления равно давлению, действующему на иглу распылителя.

Это означает восстановление равенства давлений топлива в камере управления и в контуре высокого давления. Ввиду большей площади поршня мультипликатора действующая на него сила вызывает посадку иглы распылителя на ее седло. Таким образом процесс впрыска заканчивается, после чего игла распылителя остается неподвижной.

Дизельный топливный насос высокого давления — ТНВД

Дизельный топливный насос высокого давления или сокращённо ТНВД необходим для создания высокого давления дизельного топлива до 1700 бар. На валу насоса высокого давления находится эксцентрик. Вращение эксцентрика преобразуется посредством установленной на нем шайбы в возвратно-поступательное движение плунжеров трех насосных элементов.

При движении плунжера в направлении к валу увеличивается объем надплунжерного пространства и соответственно уменьшается давление в нем. При этом топливо, подаваемое шестеренным насосом под давлением, поступает через впускной клапан в надплунжерное пространство.

С началом движения плунжера от эксцентрикового вала происходит повышение давления топлива в надплунжерном пространстве. В результате тарелка впускного клапана прижимается к его седлу, перекрывая выход топлива из надплунжерного пространства. Дальнейшее перемещение плунжера сопровождается нарастанием давления топлива. При повышении давления в надплунжерном пространстве до его величины в аккумуляторе открывается выпускной клапан, через который топливо поступает в контур высокого давления.

Функция впрыска дизельного топлива

Перейти к основному содержанию

Всем привет. Сегодня я нашел отличную статью в Diesel-AM, которую, я знаю, многим из вас будет интересно прочитать или, возможно, заинтересовать. Оригинал статьи можно найти здесь — http://www.denso-am.com/products/automotive-aftermarket/diesel-components/common-rail-components/function-of-diesel-fuel-injection/ — если вы хотел бы прочитать статью там, или я вставил ее части здесь, чтобы поделиться ею. Это стоит прочитать.

Система впрыска топлива лежит в основе дизельного двигателя. Под давлением и впрыскивая топливо, система нагнетает его в воздух, сжатый до высокого давления в камере сгорания.

Система впрыска дизельного топлива состоит из:

• ТНВД — нагнетает топливо до высокого давления
• Трубка высокого давления — подает топливо к форсунке
• форсунка — впрыскивает топливо в цилиндр
• питательный насос – всасывает топливо из топливного бака
• топливный фильтр — фильтрует топливо

Некоторые типы топливных баков также имеют отстойник топлива в нижней части фильтра для отделения воды от топлива.

Функции системы. Система впрыска дизельного топлива выполняет четыре основные функции:

Подача топлива. Элементы насоса, такие как цилиндр и поршень, встроены в корпус ТНВД. Топливо сжимается до высокого давления, когда кулачок поднимает поршень, и затем направляется в форсунку.

Регулировка количества топлива. В дизельных двигателях забор воздуха происходит почти постоянно, независимо от частоты вращения и нагрузки. Если количество впрыскиваемого топлива изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя, а момент впрыска остается постоянным, мощность и расход топлива изменяются. Поскольку мощность двигателя почти пропорциональна количеству впрыска, она регулируется педалью акселератора.

Регулировка момента впрыска. Задержка воспламенения — это период времени между моментом, когда топливо впрыскивается, воспламеняется и сгорает, и моментом, когда достигается максимальное давление сгорания. Поскольку этот период времени практически не зависит от частоты вращения двигателя, для регулировки и изменения момента впрыска используется таймер, что позволяет достичь оптимального сгорания.

Распыление топлива. Когда топливо сжимается ТНВД, а затем распыляется из форсунки, оно тщательно смешивается с воздухом, что улучшает воспламенение. Результат — полное сгорание.

Надеюсь, вам понравилась статья. Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться ко мне по телефону (0403) 243-786 или по электронной почте [email protected].

Спасибо,

Мэтью

• Палео лидерство?

  10 сент. 2019 г.

• 3-сторонний прогноз — центральное место в планировании!

  12 апр.

  2019 г.

• Как работает система впрыска Common Rail

  16 сентября 2016 г.

• Зачем использовать дизель? Преимущества и преимущества

  14 сентября 2016 г.

• Цвет дыма дизельного двигателя — что это значит

  12 сентября 2016 г.

• 6 советов по повышению эффективности дизельного двигателя вашего автомобиля

  9 сентября, 2016 г.

  

• Как избежать проблем с системой Common Rail

  8 сентября 2016 г.

• Почему я должен выбрать дизельный двигатель или генератор

  7 сентября 2016 г.

• Причины и признаки неисправного дизельного топливного насоса

  6 сентября 2016 г.

• Что такое Коммон Рейл

  5 сентября 2016 г.

  

Другие также смотрели

Исследуйте темы

Системы впрыска дизельного топлива: краткое руководство для студентов механиков

При обсуждении впрыска дизельного топлива полезно иметь базовые знания о механике двигателя. Этот термин иногда используют в расплывчатом смысле, не имея прямого отношения к конкретным механизмам инъекций. Но не волнуйтесь, в этом кратком руководстве мы познакомим вас с системой впрыска топлива и расскажем, как распознавать эти системы и работать с ними, чтобы у вас было понимание, прежде чем вы начнете свой автомобильный курс.

Как правило, производительность дизельного двигателя выше всего при максимальном сжигании дизельного топлива. Вы часто будете видеть дизельные двигатели в больших грузовиках и, вероятно, столкнетесь с ними, когда будете механиком. Изучение того, как правильно обслуживать дизельный двигатель, может сэкономить время и деньги в долгосрочной перспективе, поскольку вы будете поддерживать автомобиль в рабочем состоянии и работать без сбоев, что принесет пользу вашим будущим клиентам. Читайте дальше, чтобы узнать больше о впрысках дизельного топлива и о том, зачем они нужны.

Назначение системы впрыска дизельного топлива

Самые большие достижения в работе дизельных двигателей произошли, когда были разработаны и внедрены передовые технологии впрыска топлива. Если вы претендуете на карьеру автомеханика , вам нужно знать цель этих систем, а также их развитие по мере развития технологий. Основной задачей системы впрыска топлива является подача топлива в цилиндры двигателя. То, как эти системы подают топливо, приводит к различиям в производительности двигателя, выбросах и шуме.

Система впрыска дизельного топлива подает топливо под высоким давлением в цилиндры в нужном количестве в нужное время. Эти поставки гарантируют, что двигатель может эффективно использовать топливо. Помимо базовых основ автомобильной промышленности, вы также сможете подробно узнать об эксплуатации и обслуживании этих систем впрыска топлива, когда будете получать образование механика.

Узнайте о системах впрыска дизельного топлива для подготовки к школе механиков

Основные компоненты топливной системы, которые необходимо знать для автомобильного колледжа

Если вы заинтересованы в автомобильном колледже , то вам нравится разбираться в деталях этих механических систем. В системе впрыска дизельного топлива есть две основные группы компонентов, с которыми вы должны быть знакомы: компоненты на стороне низкого давления и компоненты на стороне высокого давления.

Компоненты стороны низкого давления включают топливный бак, топливный насос и топливный фильтр. Они действуют не только для подачи топлива из бака в систему впрыска, но и делают это безопасно и надежно. Компоненты стороны высокого давления включают нагнетательный насос, топливную форсунку и топливную форсунку. Все они создают необходимое высокое давление, дозируют топливо и доставляют его в камеру сгорания. Наличие этих фоновых знаний о каждом компоненте поможет вам чувствовать себя уверенно, когда вы приступите к работе в качестве механика!

Идентификация компонентов системы впрыска топлива дает общее представление о том, как работает система.

Два разных типа впрыска топлива

Системы впрыска дизельного топлива могут быть непрямыми или прямыми. В непрямой системе форсунка распыляет топливо в форкамере. Внутри этой форкамеры установлена ​​свеча накаливания, которая нагревает область во время холодных пусков. Затем дизельный инжектор внутри форкамеры впрыскивает топливо, и круговое движение топлива благодаря поршням позволяет топливу смешиваться с воздухом и образовывать заряд, создавать сжатие и вызывать его воспламенение.

Прямая система отличается тем, что форсунки с самого начала распыляют топливо непосредственно внутри камеры. Свеча накаливания не требуется, а топливо лучше подается внутрь двигателя.