Работа бензонасоса инжекторного двигателя: устройство, как работает, диагностика поломки

Как устроен инжекторный топливный насос?

Топливный насос

На чтение 3 мин. Просмотров 1.9k.

Инжектор — это усовершенствованная топливная система, которая подразумевает передачу всей информации о двигателе через бортовой компьютер.

Как известно, сначала все автомобили оснащались только карбюраторным двигателем. При этом топливная смесь образовывалась за счет разряжения во впускном коллекторе, затягивающем бензин в тракт потоком воздуха. Конечно, сегодня такое устройство также довольно распространено, но все большую популярность приобретает инжектор ВАЗ 2110.

Содержание

1. Главные преимущества
2. Холодный пуск и прогрев
3. Распыление топлива
4. Принцип работы
5. Задачи

Главные преимущества

ВАЗ 2110

Инженеры решили усовершенствовать двигатель, поэтому стала популярной инжекторная электросхема и в автомобилях ВАЗ 2110. В таком случае топливная смесь попадает под давлением прямо в камеру сгорания из форсунок.

Инжектор получил огромное преимущество над карбюраторным двигателем, и, несмотря на то, что его стоимость намного выше, применение карбюраторных систем практически нигде уже не практикуется. Ведь вся информация о двигателе собирается компьютером, поэтому возникает возможность точно дозировать количество топлива во всех режимах работы двигателя. За счет этого можно значительно уменьшить расход топлива и эффективнее использовать ресурсы бензонасоса.

Вне зависимости от вида впрыска, а он может быть двух видом — многоточечным или одноточечным, инжектор ВАЗ 2110 мгновенно реагирует на меняющиеся нагрузки.

Холодный пуск и прогрев

Инжектор по-разному работает в зависимости от температуры воздуха и двигателя. В любом случае система топливного насоса точно дозирует подачу топлива на форсунки, за счет чего можно быстро набрать необходимые обороты холостого хода.

Однако если электросхема топливного насоса перегорает, то могут появиться проблемы во время его работы. Из-за этого реакция на изменение нагрузок при минимальных расходах топлива и оптимальных крутящих моментах может быть замедленной, что может привести к выходу из строя насоса.

Бензонасоса ВАЗ 2110

Распыление топлива

В карбюраторных системах автомобилей ВАЗ 2110, топливный насос распыляет капли размером 100-120 мкм, а инжектор – 20-60 мкм.

Принцип работы

Электросхема нуждается в постоянной проверке, ведь если один из ее контактов будет нарушен, то топливный насос начнет работать неверно, поэтому принцип работы изменится.

Собственно, при нормальной работе топливного насоса происходят такие основные этапы:

• Топливо подается к фильтру через топливный насос. В автомобиле ВАЗ 2110, этот фильтр может располагаться как внутри насоса, так и на топливной магистрали;
• После этого горючее переходит в топливную рампу, где под давлением подается к форсункам;
• Электросхема топливного насоса построена таким образом, что если остаются какие-либо излишки топлива, то они отсекаются регулятором давления, после чего сливаются обратно в бензобак;
• Устройство компьютера дает импульс, который открывает форсунки в нужный момент, после чего горючее подается через топливный насос.

Задачи

Устройство необходимо для выполнения таких основных функций:

• Обеспечивает двигатель необходимым количеством топлива, поступающего через топливный насос;
• Электросхема способствует поддержанию оптимального давления в топливной магистрали.

Устройство и схема бензонасоса | Vincast.ru

Если на одометре вашей ма

шины

90 000 км, а тем более 160 000 км, то вероятная причина того, что ма

шина

не заводится, — это то, что в электрический

бензонасос

больше не подает топливо под достаточным давлением. Другими признаками недостаточного давления в

топливном насосе

являются моменты, когда машина неожиданно глохнет, а также низкая мощность

двигателя

. Многие производители обещают, что их бензонасосы будут работать не менее 10 000 часов (это около 650 000 км пробега автомобиля). Однако, спросите любого механика, правда ли это. Многие скажут, что поломка

бензонасоса

не такая уж и редкость.

Чаще всего бензонасос преждевременно ломается по двум причинам: грязные

топливные фильтры

и привычка ездить на пустом баке. В обоих случаях

топливный насос

работает на пределе, вырабатывая свой ресурс намного быстрее, чем это было предусмотрено инженерами-проектировщиками. Поэтому не ленитесь менять топливные фильтры, особенно если качество топлива оставляет желать лучшего, и возьмите себе за правило ездить хотя бы на половину наполненном баке.

Так что же такое бензонасос? Бензонасос — это компонент

двигатель

ной системы автомобиля. Он подает топливо в двигатель. Бензонасос нужен потому, что двигатель и бензобак находятся в противоположных концах автомобиля. В старых моделях автомобилей бензонасос отсутствует, так как топливо из бензобака подается в двигатель через топливный шланг под действием гравитации.

В современных автомобилях устанавливаются два типа бензонасосов: механические и электрические. Механические бензонасосы обычно применяются в автомобилях

карбюратор

ного типа, при этом топливо в карбюратор подается под низких давлением, а электрические — в топливных системах

инжектор

ного типа с подачей топлива под давлением.

Механические бензонасосы крепятся снаружи топливного бака, а электрические бензонасосы внутри топливного бака. А в некоторых двигателях устанавливаются два бензонасоса: один, работающий на больших объемах под низким давлением, внутри топливного бака, а другой, работающий на малых объемах под высоким давлением, на двигателе или около него.

Механические бензонасосы работают по принципу засасывания топлива из топливного бака в двигатель. Расстояние между карбюратором и насосом небольшое, поэтому они могут работать под низким давлением.

Схема системы питания автомобиля и работа бензонасоса

Электрические бензонасосы как бы проталкивают топливо в двигатель. На старых моделях автомобилей топливный насос работает с постоянной скоростью. В новых моделях автомобилей скорость работы бензонасоса зависит от требований двигателя. Работа электрического бензонасоса контролируется электронной системой автомобиля, которая принимает в расчет положение

дросселя

, соотношение воздуха к топливу и содержание выхлопов. Так как электрические бензонасосы работают под давлением, то они довольно шумные и быстро нагреваются. Именно по этой причине их размещают в топливном баке — топливо охлаждает бензонасос и глушит шумы.

Бензонасосы запускаются при помощи электродвигателя. Когда вы поворачиваете замок зажигания на включение, бортовой компьютер дает сигнал на запуск бензонасоса. В бензонасос подается электрозаряд. Мотор внутри бензонасоса начинает вращаться в течение нескольких секунд и создает давление в топливной системе. Если через две секунды компьютер не получает сигнал, что двигатель работает, бензонасос автоматически отключается в целях безопасности. Именно в первые две секунды после запуска двигателя можно слышать работу бензонасоса. Далее топливо засасывается в бензонасос через трубочку и выходит из бензонасоса через односторонний клапан, попадает в топливный фильтр, который задерживает грязь и мусор и далее идет в двигатель. Бензонасос работает, пока работает двигатель.

Источник:

amastercar. ru

Система впрыска дизельного двигателя

в линию
— MATLAB и Simulink

Открытая модель

В этом примере показана рядная многоэлементная система впрыска дизельного топлива. Он содержит кулачковый вал, подкачивающий насос, 4 встроенных насоса форсунок и 4 форсунки.

Модель

Описание системы впрыска

Система впрыска дизельного топлива, моделируемая этой моделью, показана на схеме ниже.

Рисунок 1. Схематическая диаграмма системы впрыска

Структура системы воспроизведена из H. Heisler, Vehicle and Engine Technology (второе издание), 1999 г., и относится к категории встроенных многоэлементных систем впрыска. Он состоит из следующих основных узлов:

Кулачковый вал несет пять кулачков. Первый — эксцентриковый кулачок для приведения в действие подъемного насоса. Остальные четыре предназначены для привода плунжеров насоса. Кулачки установлены таким образом, что насосные элементы подают топливо в порядке зажигания и в нужный момент рабочего цикла двигателя. Подкачивающий насос подает жидкость на вход насос-форсунок. Каждый элемент насоса состоит из плунжера с кулачковым приводом, нагнетательного клапана и узла регулятора. Назначение регулятора — контролировать объем топлива, подаваемого плунжером в цилиндр. Это достигается вращением плунжера с винтовой канавкой относительно сливного отверстия. Более подробно все системные блоки будут описаны в следующих разделах.

Целью моделирования является исследование работы всей системы. Цель определяет степень идеализации каждой модели в системе. Если бы целью было, например, исследование нагнетательного клапана или форсунки, количество учитываемых факторов и объем рассматриваемого элемента были бы другими.

Примечание: Модель системы не представляет собой какую-либо конкретную систему впрыска. Все параметры были назначены на основе практических соображений и не представляют каких-либо конкретных параметров производителя.

Кулачковый вал

Модель кулачкового вала состоит из пяти моделей кулачков. Имеется четыре кулачка параболического профиля и один эксцентриковый кулачок. Каждый кулачок содержит маскированную подсистему Simulink®, которая описывает профиль кулачка и генерирует профиль движения для источника положения, построенного из блоков Simscape™.

Моделирование профиля кулачка

Профиль движения создается как функция угла вала, который измеряется блоком Angle Sensor из библиотеки Pumps and Motors. Датчик преобразует измеренный угол в значение в диапазоне от нуля до 2*pi. После определения угла цикла он передается подсистеме Simulink IF, которая вычисляет профиль. Предполагается, что кулачок, приводящий в движение плунжер насосного элемента, имеет параболический профиль, под которым толкатель движется вперед и назад с постоянным ускорением следующим образом:

В результате при начальном угле выдвижения толкатель начинает движение вверх и достигает верхнего положения после того, как вал повернется на дополнительный угол выдвижения . Толкатель начинает обратный ход при начальном угле отвода , и для завершения этого движения требуется угол отвода . Разница между начальным углом отвода и ( начальным углом выдвижения + начальным углом выдвижения ) устанавливает угол задержки в полностью выдвинутом положении. Профиль реализован в подсистеме Simulink IF.

Последовательность запуска моделируемого дизельного двигателя предполагается следующей: 1-3-4-2. Последовательность работы кулачка показана на рисунке ниже. Углы выдвижения и возврата установлены равными пи/4. Угол задержки с полностью выдвинутым толкателем установлен на 3*pi/2 рад.

Профиль эксцентрикового кулачка рассчитывается по формуле

, где e — эксцентриситет.

Источник положения

Модель источника положения, которая генерирует положение в механическом поступательном движении в соответствии с сигналом Simulink на его входе, состоит из блока Ideal Translational Velocity Source, блока PS Gain и установленного блока датчика поступательного движения. в отрицательном отзыве. Передаточная функция источника положения равна

где

T — Постоянная времени, равная 1/Усиление,

Усиление — Усиление блока PS Gain.

Коэффициент усиления установлен на 1e6, что означает, что сигналы с частотами до 160 кГц передаются практически без изменений.

Подъемный насос

Модель подъемного насоса поршнево-мембранного типа состоит из блока гидравлических цилиндров одностороннего действия и двух блоков обратных клапанов. Обратные клапаны имитируют впускной и выпускной клапаны, установленные с обеих сторон подъемного насоса (см. рис. 1). Контакт между роликом штока насоса и кулачком представлен блоком Translational Hard Stop. Блок Translational Spring имитирует две пружины в насосе, которые должны поддерживать постоянный контакт между роликом и кулачком.

Нагнетательный насос

Рядный нагнетательный насос представляет собой четырехэлементный насосный агрегат. Каждый элемент подает топливо в свой цилиндр. Все четыре элемента идентичны по конструкции и параметрам и смоделированы с помощью одной и той же модели, называемой элементом впрыскивающего насоса. Каждая модель элемента впрыскивающего насоса содержит две подсистемы с именами «Насос» и «Инжектор» соответственно. Насос представляет собой плунжер насоса и механизм управления насосом, а Инжектор имитирует форсунку, установленную непосредственно на цилиндре двигателя (см. рис. 1).

Плунжер насоса колеблется внутри корпуса насоса, приводимый в движение кулачком (см. рис. 1). Плунжер моделируется блоком гидравлического цилиндра одностороннего действия. Блоки Translational Hard Stop и Mass представляют контакт между роликом плунжера и массой плунжера соответственно. Контакт поддерживается пружиной TS.

При движении плунжера вниз камера плунжера заполняется топливом под давлением, создаваемым подкачивающим насосом. Жидкость заполняет камеру через два отверстия, называемых входным портом и портом разлива (см. рис. 2, а ниже).

Рисунок 2. Взаимодействие плунжера с контрольными отверстиями в цилиндре

После того, как плунжер перемещается в свое верхнее положение, достаточно высокое, чтобы перекрыть оба отверстия от впускной камеры, давление на выходе начинает нарастать. При некотором подъеме форсунка в цилиндре двигателя принудительно открывается, и в цилиндр начинает впрыскиваться топливо (рис. 2,б).

Впрыск прекращается при достижении винтовой канавки, образованной на боковой поверхности плунжера, сливного отверстия, которое через отверстие, просверленное внутри плунжера, соединяет верхнюю камеру с камерой низкого давления (рис. 2, в). Положением винтовой канавки относительно сливного отверстия можно управлять, вращая плунжер с вилкой управления, тем самым регулируя объем впрыскиваемого в цилиндр топлива.

Модель механизма управления плунжером основана на следующих допущениях:

1. В схеме управления имеется три регулируемых отверстия: входное, сливное и отверстие, образованное винтовой канавкой и сливным отверстием. Отверстия впускного и сливного отверстий зависят от движения плунжера, а открытие отверстия канавки-сливного отверстия зависит от движения плунжера и вращения плунжера. Для простоты смещение, создаваемое вращением плунжера, представлено как источник линейного движения, объединенного со смещением плунжера.

2. На рисунке ниже показаны все размеры, необходимые для параметризации отверстий:

— Диаметр отверстия впускного отверстия

— Диаметр отверстия сливного отверстия

— Ход плунжера

— Расстояние между впускным отверстием и верхним положением плунжера

— Расстояние между отверстием сливного отверстия и верхним положением плунжера

— Расстояние между отверстием сливного отверстия и верхним краем винтовой канавки

3. При назначении начальных отверстий и ориентации отверстий плунжер 9Верхнее положение 0015 принимается за начало координат , а движение вверх считается движением в положительном направлении. Другими словами, ось X направлена ​​вверх. При этих предположениях направления отверстия впускного и выпускного отверстий должны быть установлены на Открывается в отрицательном направлении , а отверстие желоба-сливного отверстия должно быть установлено на Открывается в положительном направлении , поскольку оно открывается при движении плунжера вверх. В таблице ниже показаны значения, присвоенные начальным отверстиям и диаметрам отверстий.

 Обозначение Имя в файле параметров Значение Примечания
S ход 0,01 м
D_inlet_or_diameter 0,003 м
D_s разлив_или_диаметр 0,0024 м
h_in -stroke + inlet_or_diameter + 0,001 Впускное отверстие смещено вверх на 1 мм относительно выпускного отверстия
h_s -ход + разлив_или_диаметр
h_hg Spill_or_diameter Предполагается, что выпускное отверстие полностью открыто в верхнем положении плунжера 

4. Эффективный ход плунжера равен

Впускное отверстие, как правило, расположено выше выпускного отверстия. В примере это расстояние равно 1 мм. Вращением плунжера вы изменяете начальное отверстие канавки-разливного отверстия. Поскольку начальное отверстие является параметром и не может быть динамически изменено, смещение начального отверстия моделируется добавлением эквивалентного линейного смещения элемента управления отверстием. Чем больше эквивалентный сигнал, тем раньше открывается сливное отверстие, тем самым уменьшая объем топлива, подаваемого в цилиндр. Максимальное значение эквивалентного сигнала равно эффективному ходу. При этом значении переливное отверстие все время остается открытым.

Форсунка

Модель форсунки основана на блоке гидравлического цилиндра одностороннего действия и блоке игольчатого клапана. Игольчатый клапан закрывается в исходном положении усилием, развиваемым предварительно нагруженной пружиной. Когда усилие, развиваемое цилиндром, превышает усилие пружины, форсунка открывается и позволяет впрыскивать топливо в цилиндр. В примере инжектор настроен на открытие при 1000 бар.

Результаты моделирования из Simscape Logging

На приведенных ниже графиках показаны положения и расходы на выходе насоса-форсунки 1 и форсунки 1. Влияние профиля кулачка показано в смещении насоса-форсунки 1. Во второй половине кулачка такта топливо выходит из насоса форсунки и поступает в форсунку. Топливо выходит из форсунки через игольчатый клапан. Инжектор имеет камеру с предварительно нагруженной пружиной, которая временно сохраняет жидкость из насоса и более плавно выталкивает ее из инжектора.

Топливный насос в судовом дизельном двигателе Работа, типы и функции

ByBijoy Chandrasekhar

               Функция топливного насоса заключается в контроле количества и времени подачи топлива в камеру сгорания, а также в обеспечении высокого давления топлива, необходимого для гидравлического задействовать топливную форсунку. Поздний или ранний впрыск приведет к недостатку мощности и повреждению двигателя. Впрыск топлива осуществляется с помощью кулачка и распределительного вала. Кулачки, установленные на распределительном валу, который приводится в движение коленчатым валом, используются для работы топливных насосов, один из которых предусмотрен для каждого цилиндра. Скорость распределительного вала такая же, как частота вращения двигателя в случае двухтактного двигателя и половина скорости в случае четырехтактного двигателя.

Основной принцип работы топливного насоса

              По мере вращения кулачка приводит в действие подпружиненный поршень (поршень), который перемещается вверх и вниз в цилиндре (цилиндре). По мере того, как плунжер движется вверх по стволу, давление топлива в стволе над плунжером очень быстро возрастает. Затем топливо под высоким давлением открывает топливный клапан (инжектор) и впрыскивается в цилиндр крошечными каплями, что называется распылением. Важно отметить, что впрыск происходит только тогда, когда поршень движется вверх по наклону кулачка.

         Но настоящие топливные насосы двигателя — это нечто иное, потому что описанный выше принцип всегда подает одинаковое количество топлива. В реальных двигателях впрыск топлива изменяется в зависимости от нагрузки, т. е. в зависимости от времени начала и окончания впрыска.

         В судовых дизельных двигателях используются два различных метода.0148          Обычно используется в двигателях MAN B&W, а также в 4-тактных двигателях. В плунжере выточена спираль, которая также образует вертикальную канавку и кольцевую канавку в основании спирали. Плунжер совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре, расположенном в корпусе насоса, который имеет сливные отверстия, соединенные с всасывающей стороной насоса, просверленные так, что они находятся над верхней частью плунжера, когда кулачок находится на базовой окружности. Плунжер прикреплен к втулке, в которую врезано зубчатое колесо (шестерня). Шестерня входит в зацепление со рейкой, которая может вращать поршень относительно ствола. Рейка соединена с регулятором двигателя.

        Цилиндр насоса заполняется маслом во время хода вниз через открытое всасывающее отверстие, как показано на рис. A. Во время хода вверх плунжер закрывает всасывающее и сливное отверстия, как показано на рис. B. Начало впрыска является постоянным и достигается повышением давления топлива выше заданного давления подпружиненного нагнетательного клапана. Подача заканчивается, когда спиральная кромка открывает сливное отверстие, как показано на рис. C. Начало впрыска изначально задано и постоянно. Он начинается, когда верхняя кромка плунжера закрывает всасывающие отверстия и давление превышает настройку нагнетательного клапана. Конец впрыска является переменным и контролируется спиральной кромкой, открывающей сливное отверстие. (Это можно изменить, перемещая реечный механизм, который вращает поршень и спираль). Через сливное отверстие топливо проливается обратно на сторону всасывания.

      Это наиболее часто используемый насос.

> Топливный насос с контролем всасывания и разлива

           Плунжер совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре. Когда плунжер движется вверх и вниз, два поворотных рычага приводят в действие толкатели, которые открывают всасывающий и сливной клапаны.