Насос-форсунка с пьезоэлектрическим клапаном Конструкция и принцип действия

Service Training

Пособие по программе самообразования 334
Топливная система двигателей FSI
Устройство и принцип действия

Все двигатели FSI мощностью 66 кВт и более оснащаются усовершенствованной топливной системой.
Эта система имеет следующие отличия:
- Детали насоса высокого давления и рампы форсунок имеют специальное антикоррозионное покрытие, которое защищает их от воздействия топлива с содержанием этанола до 10%.
- Изменено управление насосом высокого давления.
- Устранен за ненадобностью трубопровод отвода (в бак) топлива, просочившегося вдоль плунжера.
- Отвод топлива, сбрасываемого через установ­ленный на рампе форсунок предохранительный клапан, производится через относительно корот­кий трубопровод в контур низкого давления, перед насосом высокого давления.

В данном Пособии по программе самообразования описываются устройство и действие усовершенствованной топливной системы на примере двухлитрового двигателя FSI мощностью 110 кВт.
Новинка

Внимание Указание
В пособиях по программе самообразования описыва­ются вновь разработанные конструкции агрегатов автомобиля и разъясняются принципы их действия! Содержание пособий не обновляется.
Текущие указания по проверке, регулировке и ремонту содержатся в предназначенной 

для этого литературе по техническому обслуживанию и ремонту автомобиля.
Оглавление

Состав и схема топливной системы................................4
Принцип регулирования подачи топлива по его расходу.............4
Компоненты топливной системы.......................
Блок управления топливным насосом...................
Подкачивающий электронасос........................
Насос высокого давления с регулятором давления топлива
Датчик низкого давления.............................
Датчик высокого давления............................
Форсунки высокого давления.........................
Регулятор давления..................................
Переходник с дросселем..............................
. 6 . 6 . 8 14 15 16 18 18
Контрольные вопросы..........................................19

Состав и схема топливной системы
Принцип регулирования подачи топлива по его расходу
Регулируемая по расходу топливная система разделена на контуры низкого и высокого давления. Подача как подкачивающего электронасоса, так и насоса высокого давления регулируются в соответствии с расходом топлива в двигателе. Преимущество регулируемой системы заключается в экономии механической и электрической энергии и соответствующем снижении расхода топлива.
Контур низкого давления
Давление топлива в этом контуре обычно изменя­ется в пределах от 0,5 до 5 бар, но при горячем или холодном пуске двигателя оно повышается до 6,5 бар.
При холодном пуске повышение давления топлива в контуре низкого давления приводит к увеличению начального давления в контуре высокого давления. Благодаря этому улучшается смесеобразование и ускоряется пуск холодного двигателя.
При пуске горячего двигателя повышенное давление топлива предотвращает образование паровых пробок в насосе высокого давления.
Концевой выключатель электронасоса в двери
Блок управления бортовой сетью J519, обеспечивающий вклю­чение электронасоса с упреждением

Аккумуляторная батарея
Блок управления системой Motronic J220

Блок управления электронасосом J538

В состав контура низкого давления входят:
- блок управления электронасосом J538,
- топливный бак,
- топливоподкачивающий электронасос G6,
- топливный фильтр с предохранительным клапа­ном (открывающемся при давлении 6,8 бар),
- датчик низкого давления топлива G410.
Топливный фильтр с предохранительным клапаном
Топливоподкачивающий электронасос G6
Датчик низкого давления топлива G410
Обозначения цветом
Топливный бак
атмосферное давление низкое давление высокое давление
контур низкого давления контур высокого давления

Контур высокого давления
Давление топлива в этом контуре изменяется в пределах от 30 до 110 бар. Эти границы могут отличаться у двигателей различных моделей.
Датчик высокого давления топлива G247
Предохранительный клапан
Внимание! Необходимо соблюдать осторожность при открытии контура высокого давления. Следуйте указаниям, приведенным в Руководстве по ремонту.

Трубопровод сброса топлива с рампы форсунок
В состав контура высокого давления входят:
- топливный насос высокого давления (защищенный от коррозии при содержании метанола в топливе до 10%),
- регулятор давления топлива N276,
- рампа форсунок
(защищенная от коррозии при содержании метанола в топливе до 10%),
- предохранительный клапан (открывающийся при давлении около 120 бар),
- датчик высокого давления топлива G247,
- форсунки высокого давления N30-N33.
Насос высокого давления
Регулятор давления N276
Рампа форсунок
Форсунки высокого давления N30-N33
Компоненты топливной системы
Блок управления электронасосом (J538)
Блок управления электронасосом установлен на его крышке.

Назначение
Изменение производительности электронасоса осуществляется блоком управления посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ) напряже­ния его питания. Создаваемое насосом давление изменяется при этом в пределах от 0,5 до 5 бар. Только при горячем или холодном пуске оно повышается до 6,5 бар.
Последствия при неисправности блока управления
Блок управления электронасосом J538
При неисправном блоке управления электронасосом работа двигателя невозможна.
Топливный электронасос (G6)
Топливный электронасос встроен в топливный бак. Конструктивно он объединен с датчиком запаса топлива.

Назначение
Электронасос подает топливо в контур низкого да­вления, из которого оно поступает в насос высокого давления. Изменение производительности насоса осуществляется блоком управления посредством модуляции напряжения питания.
Принцип действия
Электронасос обычно подает только то количество топлива, которое расходуется двигателем.
Преимуществами этого способа управления являются:
Давление в контуре низкого давления постоянно измеряется предназначенным для этого датчиком, сигнал с которого поступает в блок управления двигателем. Если это давление отличается от задан­ного значения, блок управления двигателем посы­лает управляющий сигнал ШИМ (частотой 20 Гц) блоку управления электронасосом. Блок управления электронасосом изменяет ширину импульсов пода­ваемого на него напряжения (с частотой 20 кГц) до тех пор, пока давление в контуре не достигнет заданного значения.
сниженное потребление энергии, так как насос подает только то количество топлива, которое расходуется двигателем,
меньший нагрев топлива в результате снижения затрат энергии на его нагнетание,
сниженный уровень шума, особенно при работе двигателя на холостом ходу.
Контур низкого давления
Блок управления системой Motronic J220
Блок управления электронасосом J538

Датчик низкого давления топлива G410
Топливный насос высокого давления

Сигнал ШИМ (20 кГц)
Топливоподкачивающий электронасос G6
Топливный бак
Последствия при выходе электронасоса из строя
При выходе топливоподкачивающего электронасоса из строя работа двигателя невозможна.

После замены блока управления двига­телем или блока управления электрона­сосом необходимо произвести их согла­сование. При этом необходимо следовать указаниям по использованию диагности­ческого комплекса VAS 5051 в режиме "Направленный поиск неисправностей".
Компоненты топливной системы
Топливный насос высокого давления с регулятором давления (N276)
Топливный насос высокого давления закрепляется болтами на головке цилиндров. Он служит для подачи топлива под давлением от 30 до 110 бар в соответствии с его расходом в двигателе.
Особенности конструкции
- Это регулируемый по многопараметровой характеристике одноплунжерный насос, подача которого всегда устанавливается равной расходу топлива через форсунки. Благодаря этому сни­жаются затраты мощности на привод насоса и соответственно уменьшается расход топлива двигателем.
- Его детали имеют антикоррозионное покрытие, защищающее их от действия топлива с содержа­нием метанола до 10%.
Благодаря этому двигатели FSI можно эксплуати­ровать практически повсеместно.

Топливный насос высокого давления
Регулятор давления топлива N276
Трубопровод для отвода просочившегося вдоль плунжера топлива отсутствует. Это топливо возвращается на сторону впуска по каналу в корпусе насоса.
Привод насоса высокого давления
Насос высокого давления приводится от двойного кулачка, выполненного на впускном распредели­тельном вале двигателя.


Место установки насоса на двигателе, его привод и конструкция его корпуса могут различаться у двигателей различных моделей.
Топливный насос высокого давления
Двойной кулачок
Варианты исполнения насоса высокого давления
Варианты исполнения насоса высокого давления для двигателей различных семейств идентичны по выполняемым функциям и внутренней конструкции. Ввиду различия условий установки насосов на двигателях отличаются только их внешние формы. Определенные различия описаны ниже.
Насос для двигателей рабочим объемом 1,4 и 1,6 л (мощностью 66 и 85 кВт)
К этому насосу подсоединяется металлический трубопровод высокого давления и резиновый трубопровод низкого давления. Трубопровод вы­сокого давления имеет резьбовое соединение, а резиновый трубопровод закрепляется на штуцере посредством пружинного хомута повышенной упругости.
Удаление воздуха из системы происходит самопро­извольно в процессе эксплуатации автомобиля.
Крышка насоса


Штуцер высокого давления


Регулятор давления топлива N276
Штуцер низкого
Метка, обозначающая крепление резинового трубопровода без натяга

На корпусе насоса и на резиновом трубопроводе предусмотрены треугольные метки, при совмещении которых достигается установка трубопровода без натяга.
Насос для двигателей рабочим объемом 2,0 л (мощностью 110 и 147 кВт)
Изготовленные из металла трубопроводы высокого
и низкого давления подсоединяются к этому насосу
посредством штуцеров с резьбой.
На крышке насоса предусмотрен клапан для
прокачки системы, который используется, однако,
только в процессе производства.
При эксплуатации автомобиля воздух из системы
удаляется самопроизвольно через форсунки.
Штуцер высокого давления
Крышка с клапаном для прокачки системы

Регулятор давления топлива N276
Штуцер низкого давления

Насосы высокого давления не следует разбирать, так как при последующей сборке возможна потеря их герметичности.
Компоненты топливной системы
Концепция регулирования подачи насоса
Регулируемый по многопараметровой характерис­тике одноплунжерный насос подает всегда столько топлива, сколько его впрыскивается через форсунки.
Момент начала подачи топлива плунжером рассчи­тывается блоком управления двигателем в соответ­ствии с требуемым его расходом. В расчетный момент движения плунжера регулятор давления закрывает впускной клапан, после чего начинается подача топлива к форсункам.
Регулятор давления топлива N276
Надплунжерное пространство

из контура низкого давления
к рампе форсунок
Нагнетательный клапан
Двойной кулачок на впускном распределительном вале
Ниже приведена диаграмма, которая разделена на три диапазона. Эти диапазоны соответствуют углу поворота распределительного вала при всасывании, возврате топлива в полость низкого давления и при его нагнетании. На приведенных ниже рисунках каждый рассматриваемый диапазон отмечается серым фоном.
Возврат топлива Ход всасывания в полость низкого    Ход нагнетания
В расчетный момент хода плунжера вверх на регу­лятор давления подается кратковременный импульс тока, под действием которого толкатель отводится от впускного клапана. При этом преодолевается усилие пружины толкателя, а впускной клапан за­крывается под действием его собственной пружины. Продолжающееся движение плунжера вверх сопро­вождается повышением давления в надплунжерной полости. Как только это давление превышает его величину в рампе форсунок, открывается нагнета­тельный клапан и начинается подача топлива в рампу.

Ход нагнетания
При ходе нагнетания
- плунжер движется вверх и
- давление в надплунжерной полости повышается. Это давление начинает снижаться только при окончании хода плунжера.
Начало подачи
Конец подачи
изменяемый момент S334_042
Начало подачи топлива изменяется в соответствии с его расходом.
Компоненты топливной системы
Датчик низкого давления топлива (G410)

Этот датчик установлен на трубопроводе, через который топливо подводится к насосу высокого давления. Он служит для измерения давления топлива в контуре низкого давления. Его сигнал поступает в блок управления двигателем.
Использование сигнала датчика
По сигналу датчика регулируется давление топлива в контуре низкого давления.
У двигателей разных моделей это давление может находиться в пределах от 0,5 до 5 бар.
Последствия при отсутствии сигнала датчика
При выходе датчика из строя управление электро­насосом осуществляется по неизменяемому сигналу ШИМ. При этом давление топлива в контуре низкого давления повышается против его обычных значений.
Датчик высокого давления топлива (G247)

Использование сигнала датчика
По сигналу этого датчика блок управления двигате­лем изменяет давление топлива в рампе, действуя через регулятор на насосе высокого давления. Удвигателей разных моделей это давление нахо­дится в пределах от 30 до 110 бар.
Последствия при отсутствии сигнала датчика
При выходе датчика давления из строя регулятор давления получает неизменяемый сигнал от блока управления двигателем.
Компоненты топливной системы
Форсунки высокого давления (N30-N33)
Форсунки высокого давления установлены на го­ловке цилиндров. Через них топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры двигателя.

Назначение форсунок
Форсунки должны обеспечивать хорошее распыле­ние топлива в короткий промежуток времени и в нужный для данного процесса смесеобразования момент.
При послойном смесеобразовании топливо должно впрыскиваться преимущественно в зону свечи зажигания, а при работе двигателя на гомогенной стехиометрической или бедной смеси впрыскива­емое топливо должно распределяться возможно равномерно по всему объему камеры сгорания.
Форсунки высокого давления

Принцип действия
Впрыск топлива начинается после подачи напря­жения на обмотку возбуждения форсунки. Под действием создаваемого током магнитного поля втягивается якорь форсунки, поднимая ее иглу с седла. В результате производится впрыск топлива через форсунку.
При прекращении подачи напряжения на обмотку возбуждения магнитное поле исчезает, а игла форсунки возвращается на седло под действием пружины. Впрыск топлива при этом прекращается.
Сетчатый фильтр

Игла форсунки с магнитным якорем
Последствия при выходе форсунки из строя
Неисправность форсунки определяется по пропускам воспламенения, при возникновении которых пре­кращается подача на нее управляющих сигналов.
<<< Предыдущая страница  1     Следующая страница >>>


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я