Дизелова горивна помпа с високо налягане: видове, устройство, принцип на работа

Горивната помпа изпълнява следните функции: подаване на горивната смес под високо налягане в горивната система на двигателя с вътрешно горене, както и контролиране на впръскването на горивото в определени моменти. Именно поради тази причина горивонагнетателната помпа (ГНП) се счита за едно от най-важните устройства в дизеловите и бензиновите двигатели.

Разбира се, горивната помпа се използва предимно в дизеловите двигатели. В бензиновите двигатели горивната помпа се среща единствено в тези агрегати, при които се използва система за непосредствено впръскване на горивото. В бензиновите двигатели горивната помпа работи под много по-малко налягане в сравнение с дизеловите двигатели.

Основните конструктивни елементи на горивната помпа са бутало и цилиндър с малки размери. Те се обединяват в бутална двойка, изработена от закалена стомана.

Както вече казахме, горивната помпа не само своевременно подава горивната смес в горивната система, но и отговаря за разпределянето на горивото - това се извършва посредством дюзи, през които горивото се впръсква в цилиндрите на двигателя. Дюзите са свързани с помпата посредством тръбопроводи. С горивната камера дюзите се съединяват чрез долната част на впръсквателя, снабден с малки отвори за ефективно впръскване на горивото и последващото му запалване.

Видове дизелови горивни помпи

 

В зависимост от особеностите на конструкцията се различават три основни вида дизелови горивни помпи - редови, разпределителни и магистрални.

Редови дизелови помпи

Този тип горивна помпа с високо налягане е оборудвана с бутални двойки, разположени една до друга. Техният брой отговаря точно на броя на работните цилиндри на двигателя. Една двойка бутала доставя гориво към един цилиндър.

Буталните двойки се монтират в корпуса на помпата, в която има канали за влизане и излизане.

Буталото се стартира с помощта на разпределителен вал, който от своя страна е свързан с коляновия вал, предаващ ротация.

Разпределителният вал действа върху буталните тласкачи, принуждавайки ги да се движат вътре във втулките на помпата. Входните и изходните отвори се отварят и затварят последователно. Когато буталото се движи нагоре по втулката се създава необходимото налягане за отваряне на изпускателния клапан, през който горивото под налягане се насочва по горивопровода към определената дюза.

Подаването на горивото и регулирането на неговото количество, необходимо в определен момент от време, се осъществяват или с помощта на механично устройство, или посредством електроника. Тази регулировка е нужна за коригиране на подаването на горивото към цилиндрите на двигателя в зависимост от въртенето на коляновия вал (оборотите на двигателя).

Редовите горивни помпи са много надеждни. Те не са придирчиви към качеството на горивото. До 2000 г. редовите горивни помпи се използваха в дизеловите двигатели на леки автомобили. Днес те се монтират в двигателите на средни и тежкотоварни автомобили.

Разпределителни дизелови помпи

За разлика от редовата горивна помпа с високо налягане, разпределителната помпа може да има или едно, или две бутала, в зависимост от размера на двигателя и съответно от необходимото количество гориво.

Тези едно или две бутала обслужват всички цилиндри на двигателя, които на брой могат да бъдат 4, 6, 8 или 12. Благодарение на своята конструкция, разпределителната горивна помпа е по-компактна и тежи по-малко от редовата дизелова помпа, като при това осигурява по-равномерно подаване на гориво.

Основен недостатък на горивната помпа от разпределителен тип е относително краткият й срок на екплоатация. Разпределителните помпи се монтират единствено в дизеловите двигатели на леките автомобили.

Магистрални дизелови помпи

Този вид дизелови помпи се използват в горивната система Common Rail, при която преди да постъпи към дюзите горивото се натрупва в горивната релса. Магистралната дизелова помпа осигурява високо подаване на гориво - над 180 MPa (мегапаскала).

Магистралната дизелова помпа може да бъде едно-, дву- или трибутална. Задвижването на буталото се осъществява от разпределителна шайба или вал, които извършват въртеливи движения в помпата. Под въздействието на пружини буталото се придвижва в посока надолу. В този момент настъпва разширение на компресионната камера, налягането в нея намалява и се образува вакуум, входящият клапан се отваря и през него горивото преминава в камерата.

При магистралната дизелова помпа управлението на процеса на подаване на гориво се осъществява чрез дозиращ горивото електронен клапан, който се отваря или затваря с необходимото за работата на двигателя количество гориво.

Горивни дизелови дюзи: устройство и принцип на действие

 

Дюзите са основен елемент от дизеловите двигатели. Различаваме три типа дюзи, използвани в двигателите с различни конструкции.

Предназначение и видове дюзи

В дизеловите двигатели се използват системи за впръскване на горивото, в които главна роля играят дюзите - специални устройства, впръскващи горивото в горивната камера.

Принципът на работа на дизеловите дюзи е следният: горивото се впръсква в горивната камера, преминава под високо налягане през дюзите, след което се разпада в микроскопични капки и се смесва с въздуха.

За разлика от инжекторите на бензиновите двигатели, които работят при относително ниско налягане в единици атмосфери, дюзите на дизеловите двигатели работят под налягане, измервано в стотици, а понякога и хиляди атмосфери.

Различаваме 4 основни вида дюзи:

  • механични;
  • електромагнитни;
  • електрохидравлични;
  • пиезоелектрически.

Всеки вид дюзи има своите особености и специфични сфери на използване.

Механични дюзи

Механичната дюза е класическо решение, което е използвано в продължение на много десетилетия. Механичната дюза всъщност представлява клапан, който се отваря при достигането на определено налягане. Основата на този вид дюза е съставена от корпус, съдържащ във вътрешността си игла, която под действието на пружина затваря дюзата. Първоначално горивото постъпва от дилезовата помпа под налягане в камерата между корпуса и иглата, след което иглата се вдига, дюзата се отваря и горивото се впръсква в горивната камера. При отслабване на налягането иглата се спуска надолу и дюзата се затваря.

Механичната дюза е много проста и надеждна, но за съжаление не е в състояние да покрие изискванията, които се предявяват към съвременните дизелови двигатели. Поради тази причина тя постепенно се измества от останалите видове дюзи.

Електромагнитни дюзи

Електромагнитната дюза се отличава от механичната по това, че при нея иглата във вътрешността на корпуса се повдига под действието на вграден електромагнит по сигнал от контролера. Електромагнитът обикновено е разположен в горната част на дюзата. Иглата е съединена с електромагнита по такъв начин, че при подаване на напрежение тя се издига нагоре и отваря дюзата.

Днес конвенционалните електромагнитни инжектори се използват главно в бензинови двигатели, тъй като не работят добре при високите налягания, необходими за експлоатацията на дизеловите двигатели.

Електрохидравлични дюзи

Електрохидравличната дюза обединява в себе си преимуществата на другите два вида дюзи - електромагнитна и механична. При електрохидравличната дюза горивото се подава към иглата от две страни - отгоре и отдолу, където се намират две горивни камери.

Двете камери са свързани помежду си по такъв начин, че налягането на горивото в тях е еднакво. Горната камера се нарича управляваща камера, а долната - камера под иглата. В изходно положение иглата в корпуса е затворена от разликата в силите, свързани от налягането в управляващата камера и това в камерата под иглата - действащата площ в камерата под иглата е по-малка.

При подаването на управляващ електрически импулс клапанът на дюзата се отваря, налягането в управляващата камера рязко спада и иглата се повдига. Стартира процесът на впръскване на горивото. Когато управляващият електрически импулс се прекъсне, клапанът на дюзата се затваря, налягането в управляващата камера се увеличава и иглата се спуска надолу.

Електрохидравличната дюза има широко разпространение в дизеловите двигатели, в това число и тези с горивни системи Common Rail. Простите и надеждни електрохидравлични дюзи осигуряват продължителна и качествена работа на двигателя.

Пиезоелектрически дюзи

Пиезоелектрическите дюзи представляват съвременно и надеждно решение, което днес намира все по-широко приложение в дизеловите двигатели с горивна система  Common Rail.

Принципът на работа на този вид дюза повтаря принципа, заложен в електрохидравличната дюза. Разликата се състои в това, че клапанът, отварящ пътя на горивото от управляващата камера към камерата под иглата, се контролира под действието на пиезолектрически кристал.

Както е известно, пиезоелектричен ефект се наблюдава при редица кристали - под въздействието на външна сила те се деформират и отделят електрически заряд. При тях се наблюдава и обратния ефект - под въздействието на електричество те променят размерите си. Пиезоелектрическите дюзи използват кристали, които при подаване на електрическо напрежение увеличават дължината си и натискат буталото на клапана, освобождаващ гориво от горната камера към камерата под иглата.

Най-голямото предимство на пиезоелектрическите дюзи е тяхното бързо действие. Промяната на дължината на кристала и отварянето на клапана на дюзата става 4 пъти по-бързо, отколкото отварянето на клапана при дюза от електромагнитен тип.

Използването на пиезоелектрически дюзи позволява многократното впръскване на гориво за един такт, което подобрява характеристиките на двигателя. В съвременните дизелови двигатели впръскването на гориво може да се извърши до девет пъти за един такт.

При неизправности с дизеловата помпа или дюза се наблюдава увеличена разходна норма на гориво. Това е един от първите признаци, че работата на дизеловия двигател е затруднена и е необходимо извършването на своевременна проверка, а при нужда и ремонт.

Почистване на дюзи

На практика е невъзможно напълно да се предотврати образуването на въглеродни отлагания в системата за подаване на гориво в двигателя на автомобила. Тези замърсявания трябва периодично да се диагностицират и отстраняват с помощта на специално оборудване.

Дюзите, които изискват почистване се потапят във вана с ултразвуков излъчвател, пълна със специален разтвор. В процеса на почистване на дюзите се подават контролни импулси, осигуряващи отварянето на буталата. След почистване дюзите отново се проверяват. Тези от тях, които не са успели да възстановят своята работоспособност следва да бъдат заменени. 

След почистване на дюзите и преди монтирането им на двигателя е желателно да се сменят филтърът и гумените уплътнителни пръстени.

Внимание! Нарушаването на херметичността на горните уплътнителни пръстени на дюзите може да причини пожар, така че след инсталиране на инжекторите на двигателя трябва да се направи проверка дали няма изтичане на гориво. Ако не е възможна директна визуална проверка, се препоръчва да се използват специални комплекти за откриване на течове с помощта на ултравиолетово излъчване.

Основната разлика в почистването на дизелови и бензинови дюзи се заключава в състава на почистващите разтвори и режимите на обработка на дюзите.

Delphi диагностика

С МАШИНИТЕ

В наши дни американската компания Delphi произвежда едни от най-разпространените и използвани горивни помпи с високо налягане.

Горивната помпа Delphi е оборудвана с части, които се използват във всички видове горивни помпи с високо налягане - фланец, сферични и ролкови лагери, бутални двойки, уплътнения, дозиращ блок и др. 

За правилния и качествен ремонт на горивната помпа Delphi е необходимо подходящо оборудване и подробна информация за устройството на помпата. Горивната помпа Delphi е проектирана по такъв начин, че по време на експлоатация на автомобила се образуват метални стружки в резултат на триене на механичните части, което води до излизане от строя на помпата и дюзите.

Най-уязвими към повреда са следните части на помпата Delphi:

  • вал - износва се вътрешната повърхност на детайла;
  • бутални двойки - износване поради триене;
  • байпасен клапан - запушвне от метални стружки или замърсявания.

За да определите дали ви е необходим ремонт на горивната помпа Delphi, проверете дали е налице някой от следните признаци за неизправности:

  • неправилна разходна норма на гориво - прекалено голяма или прекалено малка;
  • шум и тракане при стартиране на двигателя или на празен ход;
  • промяна на цвета, мириса и интензивността на изгорелите газове.

Ако по време на работа на силовия агрегат бъде забелязан някой от изброените признаци, необходимо е незабавно да се потърси помощта на професионален сервиз за извършване на диагностика.

Възстановяването на горивната помпа Delphi започва с диагностика на специален стенд. Следва задължително почистване и полиране на всички компоненти на помпата.

При извършване на ремонтни работи по горивната система Delphi задължително се изисква замяна на горивния филтър. Това значително ще увеличи ефективността от ремонта. 

Ресурсът на горивната система Delphi възлиза на средно 150 000 км. След това във всеки един момент могат да се очакват неприятности. Вероятността от проблеми се увеличава значително, ако собственикът на автомобила започне да прави икономии от горивни филтри. Горивните филтри на Delphi задържат микрочастици с размери 2 микрона. При повечето други производители цифрата е от 5 до 10 микрона.

За горивната система на Delphi най-опасният размер на частиците е 3-4 микрона. Те могат да попаднат в процепите между елементите на дюзата и под натиска от хиляди атмосфери да оставят драскотини. С течение на времето драскотините стават по-големи и системата вече не е в състояние да поддържа налягането, генерирано от горивната помпа Delphi.