Тел.: +7 (48438) 6-18-63

1. Насос-форсунки с клапанным регулированием цикловой подачи


Система насос-форсунки (немецкая аббревиатура - PDE, английская - 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 на всем рабочем диапазоне оборотов двигателя по заданной программе, что позволяет значительно снизить жесткость работы двигателя и снизить шум при сгорании топлива.

 

Новое поколение систем впрыскивания топлива на основе одного насоса, регулируемого по времени, для современных легковых и грузовых автомобилей с дизелями с непосредственным впрыском характеризуется модульной конструкцией; эти системы включают электронно-управляемый блок насос-форсунки (PDE) и блок насоса (PLD)

Блок насос-форсунки (РDЕ): 1 - пружина; 2 - корпус насоса; 3 - плунжер насоса; 4 - головка цилиндра; 5 - держатель пружины; 6 - накидная гайка распылителя; 7 - статор; 8 - якорная пластина; 9 - запорный элемент элктромагнитного клапана; 10 - стяжная гайка электромагнитного клапана; 11 - заглушка канала высокого давления; 12 - заглушка канала низкого давления; 13 - пробка-упор запорного элемента; 14 - сужение; 15 - возврат топлива; 16 - подача топлива; 17 - пружина иглы распылителя; 18 - грибок: 19 - проставка; 20 – распылитель

Блок насос-форсунки (PDE)

Электронно-управляемый блок насос-форсунки представляет собой одноцилиндровый ТНВД. Этот блок характеризуется интегральным электромагнитным клапаном и предназначен для установки непосредственно в головке цилиндров дизельного двигателя. Кронштейны, работающие на растяжение, удерживают отдельные модули, которые имеют раздельные цепи подачи топлива для каждого из цилиндров двигателя. Кулачок на распределительном валу приводит в действие индивидуальную, для каждого цилиндра, насос-форсунку непосредственно через коромысло или косвенно, посредством штанги толкателя и коромысла. Быстродействующий электромагнитный клапан, в соответствии с параметрами, определяемыми в программной карте двигателя, обеспечивает точную регулировку времени начала подачи топлива и величину цикловой подачи. В отключенном положении электромагнитный клапан обеспечивает неограниченный проход потока топлива от насоса в контур низкого давления системы. Электромагнитный клапан включается во время рабочего хода плунжера насоса, перекрывая перепускной клапан, таким образом, герметизируя контур высокого давления. Топливо, затем, подается к форсунке, и, как только превышается давление открытия иглы распылителя, в камеру сгорания цилиндра двигателя. То есть подача топлива начинается, когда электромагнитный клапан закрывается и заканчивается, когда электромагнитный клапан открывается. Таким образом, момент закрытия клапана определяет начала впрыска, а момент открытия - количество впрыскиваемого топлива (цикловую подачу). Компактная конструкция насос-форсунки означает, что объём камеры высокого давления очень мал, а гидравлическая жесткость очень велика. В зависимости от типа насос-форсунки, пиковое давление при полной нагрузке составляет от 180 до 220 МПа (от 1800 до 2200 бар). Сочетание таких высоких значений давления впрыска и электронного управления процессом подачи топлива позволяет значительно снизить содержание токсичных веществ в отработавших газах с одновременным сохранением низкого расхода топлива. Предварительный впрыск топлива (дополнительная активация электромагнитного клапана) в нижнем диапазоне частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя позволяет снизить уровень шума в процессе сгорания топлива и улучшить пуск холодного двигателя. Кроме того, система позволяет отсекать подачу топлива в отдельные цилиндры двигателя, когда двигатель, например, работает в режиме неполной нагрузки.

2. Сравнение пьезоэлектрических и электромагнитных насос-форсунок. 


Кроме насос-форсунок с электромагнитным клапаном в некоторых системах впрыска топлива последнего поколения применяются насос-форсунки с пьезоэлектрическим исполнительным устройством. Для наглядности посмотрим на фото:

насос форсунка

Здесь показаны насос-форсунки с разными исполнительными устройствами. Слева - насос-форсунка с электромагнитным клапаном. Справа - насос-форсунка с пьезоэлектрическим клапаном модели PPD 1/1.

По сравнению с насос-форсункой с электромагнитным клапаном, пьезоэлектрическая насос-форсунка отличается более высоким быстродействием, так как игла распылителя быстрее реагирует на активацию клапана. Это имеет большое значение в случае коротких периодов впрыска топлива, имеющих место в современных системах впрыска топлива (системах со множественным впрыском).

Точность работы и быстродействие повышаются за счет применения композитных материалов и уменьшения размеров плунжера: диаметр плунжера в насос-форсунке с электромагнитным клапаном=8мм, а в насос-форсунке с пьезоэлектрическим клапаном диаметр плунжера намного меньше и равняется 6.35мм.

Быстродействие пьезоэлектрического клапана в 3 - 5 раз превосходит быстродействие клапана с электромагнитным управлением, что позволяет значительно точнее управлять множественными циклами подачи топлива. Особенно это касается пилотных предвпрысков и дополнительных поствпрысков, которые можно варьировать как по числу, так и по времени, в зависимости от условий работы двигателя. Таким образом, гибкость системы впрыска топлива с использованием насос-форсунок с пьезоэлектрическим управлением значительно увеличивается.

"Пилотный предвпрыск".


Насос-форсунка электромагнитного типа в силу своих конструктивных особенностей практически не способна изменить цикловую подачу топлива для пилотного предвпрыска , она равняется приблизительно от 1 до 3 мм3. Насос-форсунка пьезоэлектрического типа стала быстрее, и, в зависимости от требуемых условий, может менять цикловую подачу пилотного предвпрыска, правда, с одним только ограничением - минимальный объем может составлять не менее 0.5 мм3.

Кроме того, если насос-форсунка электромагнитного типа может осуществлять только один пилотный поежвпрыск, то насос-форсунка пьезоэлектрического типа, в зависимости от условий работы, может делать их до 2 предвпрысков, притом разных по времени и объему.

Рассмотрим принцип работы пьезоэлемента.

Греческий язык нам подсказывает, что слово "пьезо" означает "давить, давлю". Обычно пьезоэлементы применяются в датчиках давления.

При воздействии давления на обкладках пьезоэлемента появляется разность потенциалов, которую можно измерить и использовать при дальнейших расчетах. В нашем же случае применяется так называемый "обратный пьезоэффект", когда при приложении напряжения к пьезоэлементу изменяются его геометрические размеры:

(металические обкладки на рисунке не показаны)

При отсутствии напряжения пьезоэлемент имеет один геометрический размер, при подаче на него напряжения - другой.

Приращение (изменение) длины пьезоэлемента прямо пропорционально прилагаемому напряжению:

Разбирающийся в электронике человек сразу же задаст такой вопрос: - Уважаемый, а насколько произойдет приращение длины пьезоэлемента при подаче на него напряжения? Хватит ли этого приращения для управления чем-либо? И хитро так улыбнется. Все правильно, не хватит. Толщина одного элемента пьезопривода приблизительно равняется 0.08мм, а приращение составит всего около 0.11 - 0.16%. Этого мало. И поэтому, например, что бы получить перемещение около 0.05мм требуется собрать блок из пьезоэлементов. Такие блоки получили название PIEZO-STACK, где отдельные пьезоэлементы разделены между собой металическими прокладками, служащими для подвода к ним напряжения.

Но и этого - мало! Рабочий ход пьезопривода приблизительно равняется 0.05мм. По техническим условиям нужно иметь ход перемещения около 0.09 - 1.1мм. Для компенсации этого несоответствия и был придуман так называемый рычажной мультипликатор со специально подобранным передаточным отношением. Таким образом решается вся механическая задача, дело осталось за малым: создать требуемое электронное управление для всего этого придуманного конкретно для каждого двигателя.

На фото: насос-форсунка с пьезоприводом (стрелка).

Авторские права © 2009
Дизельный автосервис
"Дизель Трак". 
Все права защищены.

Вход с паролем

Администрирование

Наши контакты

Часы работы: 
с 08:00 до 17:00 в будние дни
с 08.00 до 14.00 в субботу
Выходной воскресенье.

Адрес: 249000, Калужская обл., г.Балабаново, Киевское шоссе, 96 км 

Тел.: +7 (48438) 6-18-63

e-mail: diezzell@mail.ru

Социальные сети

 
Scroll to top