Вивчити схему та роботу насос-форсунки.

Прикладом системи безпосереднього впорскування з керованою цикловою подачею бензину може бути система, розроблена фірмою Тоуоtа для двигуна ТD -4. Основним вузлом цієї системи є комбінований пристрій - насос-форсунка (рисунок 3.1).

В цьому пристрої односекційний одноплунжерний насос високого тиску 100... 150 бар (10…15 Мпа)) розташований безпосередньо в корпусі 6 закритої гідромеханічної форсунки і приводиться в дію кулачком розподільчого вала 10. В насосній частині форсунки встановлені гільза з отвором на-повнювального клапану 4, циліндричний поршень 12 і зливний канал 5. Робочий рух плунжера вниз забезпечується дією кулачка розподільчого вала 10, а зворотний пружиною 7. Наповнення бензином підплунжерної порожнини 9 гільзи відбувається в положенні плунжера вищє наповнювального отвору і продовжується доти, поки він не пєрекриється плунжером, який опускається.

Тиск під плунжером почне зростати тільки в тому випадку, якщо будуть одночасно перекриті отвори наповнювального і зливного каналів. Бензин для заповнення робочої порожнини насос-форсунки подається звичайним для систем впорскування способом - електробензонасосом низького тиску.

Впорскування бензину в циліндр відбудеться тільки тоді, коли тиск під плунжером перевищить тиск для відкривання клапана закритої форсунки.

Впорскування декількома порціями за один хід плунжера вниз здійснюється за рахунок багаторазового (за кількістю порцій) скидання тиску в робочій порожнині насос-форсунки нижче ніж 100 бар (тиск, при якому запірний клапан форсунки закривається).

Зниження тиску відбувається тоді, коли відкривається запірний електромагнітний клапан у зливному каналі 2. Цим клапаном керує електронна автоматика впорскування і він спрацьовує досить швидко, тому що за один цикл подачі бензину потрібно встигнути сформувати 3-4 порції палива. Для підвищення надійності порційного впорскування, об'єм робочої порожнини під плунжером має бути більшим від об'єму максимальної циклової подачі. На зворотному ходу плунжера нагору запірний клапан зливного каналу є постійно відкритим і робоча порожнина насос форсунки наповнюється бензином зі зворотної бензомагістралі доти, поки плунжер не відкриє отвір прямого наповнювального каналу. 3 цього моменту бензин під напором електробензонасосу починає протікати через порожнину насос-форсунки від вхідного до зливного отвору. Таким чином, реалізується промивання й охолодження насос-форсунки в інтервалі часу від кінця попереднього до початку чергового впорскування.

Основна перевага порційного впорскування бензину полягає в тому, що в камері згоряння до моменту спалаху створюється багатошарова структура паливо-повітряного заряду. Це дає повне спалювання палива дуже бідних паливо-повітряних сумішей (а=2,0). Економія палива досягає 30-35%. Підвищуються рівномірність крутного моменту і питома потужність двигуна.

Рисунок 3.1 - Насос-форсунка

1 - фрагмент блоку циліндрів в зоні камери згоряння; 2-магніто-електричнш гідроклапан в зливному каналі; 3 - головна бензомагістраль; 4 - подаюча бензомагістраль; 5 - зливний канал; 6 - корпус насос-форсунки; 7 - пружина плунжєра; 8 - опорна тарілка пружини плунжера; 9 - штовхач плунжера; 10- кулачок розподільного вала; 11 –запірне кільце опорної тарілки; 12 - поршень плунжерного насоса; 13 –робоча порожнина насос-форсунки; 14- гідромеханічна форсунка закритого тиску високого тиску (100-150 бар); 15 - перепускний канал з порожнини плунжерного насосу в порожнину форсунки; 16- зворотна пружина запірного клапана форсунки; 17- дисковий запірний клапан форсунки; 18-свічка запалювання; 19- центральний електрод свічки; 20 – боковий електрод; 21 - конус факелу розпилення бензину L-хід плунжера.

Функціональні можливості насос-форсунки і електронного керування цикловою подачею в двигуні «ТБ-4» доповнені ретельним підбором об'єму і форми камер згоряння в головці циліндрів і в поршнях, місця і геометрії розташування форсунок і свічок запалювання, форми і далекобійності факела розпиленого бензину.

Зазначені схемно-конструктивні рішення дали змогу одержати багато принципово нових ефектів:

- склад паливо-повітряної суміші в циліндрі до моменту примусового запалення від свічки запалювання перебуває під контролем і формуєть-ся ЕБК за допомогою впорскування, і завжди є неоднорідним. Поблизу електродів свічки розташована порівняно невелика область, в якій склад паливо-повітряної суміші близький до нормального. Це забезпечує надійне запалювання паливо-повітряної суміші в циліндрі. 3 віддаленням від електродів свічки до периферії камери згоряння склад паливо-пові-тряної суміші збіднюється. Згоряння такої бідної суміші забезпечується факелом «відкритого вогню», який утворюється внаслідок загоряння нормальної паливо-повітряної суміші біля електродів свічки запалювання;

- порційне впорскування палива сприяє утворенню неоднорідності паливо-повітряної суміші не тільки за складом, але і за температурою.

Так, температура суміші з віддаленням від свічки запалювання знижується і біля стінок камери згоряння виявляється найнижчою, тому що на периферію бензин попадає в останній момент впорскування.

Отриманий ефект істотно знижує критичний поріг появи детонацій. В результаті можна використовувати низькооктановий бензин (типу АИ-92 замість АИ-98) для двигуна з високим ступенем стискування (більшим за 10,5). Однак двигуни, що працюють на сильно збідненій ПП-суміші, породжують винятково складну технічну проблему - необхідність нейтралізації оксиду азоту, кількість якого у відпрацьованих газах таких двигунів значно збільшена.