Вимоги до утворення суміші та горіння. 1.9 TDI PD від VAG Group. Сімейство дизельних  двигунів з впорскуванням насос-форсунка

Вдалий процес утворення суміші є життєво важливим фактором для ефективноо горіння. Відповідно, паливо необхідно впорскувати в потрібній кількості в потрібний час і під високим тиском. Навіть мінімальні відхилення можуть призвести до підвищення рівня викидів забруднюючих речовин, шумного горіння або надмірної втрати палива. Коротка затримка запалювання важлива для послідовності горіння дизельного двигуна. Затримка запалювання - це період між початком впорскування палива і початком підвищення тиску в камері горіння. Якщо протягом цього періоду впорскується великий об'єм палива, тиск різко підвищеється і викликає гучний шум горіння.

 

Фаза перед впорскуванням

Для пом’якшення процесу горіння перед початком фази основного впорскування під низьким тиском впорскується невелика кількість палива. Це фаза перед ін’єкцією. Згоряння цієї невеликої кількості палива викликає підвищення тиску і температури в камері горіння. Це відповідає вимогам  швидкого запалювання основної кількості впорскування, таким чином зменшуючи затримку запалювання. Фаза перед ін’єкцією, «інтервал введення» між фазою перед ін’єкцією та фаза основного впорскування провокують поступове підвищення тиску в камері горіння, а не раптове підвищення тиску. Наслідками є низький рівень шуму горіння та менші викиди оксиду азоту.

 

Основна фаза впорскування 

Головна вимога до фази основного впорскування – утворення хорошої суміші. Мета полягає в тому, щоб, якщо це можливо, повністю спалити паливо. Високий тиск впорскування тонко розпилює паливо, щоб паливо та повітря могли добре змішуватися одне з одним. Повне горіння зменшує викиди забруднюючих речовин і забезпечує високу ефективність двигуна.

 

Кінець впорскування 

Вкінці процесу впорскування важливо, щоб тиск швидко падав, а голка інжектора швидко закривалася. Це запобігає потраплянню палива в камеру горіння за  низького тиску впорскування і з великим діаметром крапель. В таких умовах паливо не згорає повністю, і це прововкує збільшення викидів забруднюючих речовин.

 

 

Процес впорскування

 

1. Наповнення камери високого тиску. 

Під час фази наповнення поршень насоса рухається вгору під дією пружини поршня і таким чином збільшує об’єм камери високого тиску. Електромагнітний клапан насоса-форсунки не активований. Голка електромагнітного клапана знаходиться у стані спокою. Від лінії подачі палива до камери високого тиску шлях відкритий. Тиск палива в трубопроводі змушує паливо надходити в камеру високого тиску.

 

 

2. Фаза перед впорскуванням.

Кулачок впорскування штовхає поршень насоса вниз з допомогою коромисла роликового типу. Це витісняє частину палива з камери високого тиску назад у магістраль подачі палива. Модуль керування двигуном з прямим вприскуванням палива J248 ініціює цикл вприскування, активуючи електромагнітний клапан насоса-інжектора. Голка електромагнітного клапана втискається в сідло клапана і закриває шлях від камери високого тиску до лінії подачі палива. Це іпровокує підвищення тиску в камері високого тиску. При тиску 2611 фунтів на квадратний дюйм (18 000 кПа / 180 бар) голка інжектора піднімається зі свого гнізда, і починається цикл перед впорскуванням. 

 

 

Під час фази перед впорскуванням хід голки інжектора гаситься гідравлічною подушкою. В результаті можна точно відміряти об'єм впорскування. У першій третині загального процесу голка інжектора відкривається без гасіння. Об'єм попереднього впорскування впорскується в камеру горіння. 

 

 

Як тільки амортизуючий поршень занурюється в отвір корпусу форсунки, паливо над голкою інжектора витісняється в камеру пружини інжектора тільки через отвір витоку. Це створює агідравлічну подушку, яка обмежує хід голки інжектора під час фази перед впорскуванням.

 

 

 

3. Кінець фази перед впорскуванням.

Фаза перед впоскування закінчується відразу після відкриття голки інжектора. Підвищення тиску змушує втягуючий поршень рухатися вниз, тим самим збільшуючи об’єм камери високого тиску. В результаті тиск на мить падає, і голка інжектора закривається. На цьому етапі рух поршня втягується вниз сільніше й навантажує пружину інжектора. Щоб знову відкрити голку інжектора під час наступної фази основного впорскування, тиск палива має бути більшим, ніж під час фази перед впорскуванням.

 

 

 

4. Початок основної фази впорскування.

Тиск у камері високого тиску знову підвищується незабаром після закриття голки інжектора. Електромагнітний клапан насоса-інжектора залишається закритим, а поршень насоса рухається вниз. За приблизно 4351 фунт/кв.дюйм (30 000 кПа/300 бар) тиск палива перевищує силу, яку чинить попередньо навантажена пружина інжектора. Голка інжектора знову піднімається зі свого місця і вводять основну кількість ін’єкції. Тиск підвищується до 27 121 фунтів на квадратний дюйм (187 000 кПа / 1870 бар) до 27 846 фунтів на квадратний дюйм (192 000 кПа / 1920 бар). Максимальний тиск палива досягається під час максимальної потужності двигуна. Це відбувається на високих обертах двигуна, коли впорскується великий об'єм палива.

 

 

 

5. Основна фаза впорскування.

Цикл упорскування закінчується, коли модуль керування двигуном J248 з прямим вприскуванням палива перестає активувати електромагнітний клапан насоса-форсунки. Пружина електромагнітного клапана відкриває голку електромагнітного клапана, і паливо, витіснене поршнем насоса, може потрапити в магістраль подачі палива. Тиск падає. Голка інжектора закривається, і пружина форсунки притискає поршень байпаса у вихідне положення. На цьому основна фаза ін'єкції закінчується.

 

 

 

6. Повернення палива насосм-форсункою.

 

Повернення палива насосом-форсункою відбувається у такому порядку: 

• Охолодження насосу-інжектора шляхом промивання палива з трубопроводу подачі палива через канали насоса-інжектора у зворотний паливний трубопровід;
• Випуск палива, що витікає, через поршень насоса;
• Відокремлення бульбашкової пари з трубопроводу подачі палива насоса-форсунки через обмежувачі у зворотному трубопроводі палива.

 

 

 

 

Детальніше про сімейство дизельних двигунів з впорскуванням насос-форсунка читайте тут.