§ 5. Насос-форсунки

Для оптимізації систем впорскування, збільшення тиску впорскування та скорочення шляху, який проходить паливо під високим тиском, використовують індивідуальні системи впорскування. До них належатьнасос-форсунки та індивідуальні ПНВТ.

Насос-форсунки (англ. UIS — Unit Injector System) поєднують у одному агрегаті ПНВТ та форсунку.

Вона встановлюється у головці циліндрів і приводиться у дію від кулачка розподільного вала (рис. 38) коромислом чи безпосередньо, при цьому відпадає необхідність у нагнітальному трубопроводі. У насос-форсунці початок і кінець впорскування виходять чіткими і відповідають геометричним моментам подачі. Це дозволяє підвищити екологічність та економічність дизелів завдяки високому тиску впорскування, що досягає 200 МПа.

а	б	в
Рис. 38. Принцип дії насос-форсунки (а) та її конструктивний вигляд для ДВЗ легкових (б) і вантажних (в) автомобілів: 1 — розподільний вал; 2 — плунжер; 3 електромагнітний клапан; 4 — розпилювач; 5 — коромисло; 6 — камера згоряння.

Конструктивних схем виконання насос-форсунок багато, але характерною ознакою є засіб керування — механічний (рис. 39) або електронний (рис. 40). У першому випадку керування здійснюється рейкою, яка повертає плунжер аналогічно рядному ПНВТ. До її недоліків відносяться необхідність їхнього окремого регулювання на двигуні і труднощі забезпечення рівномірної подачі на багатоциліндровому двигуні.

У другому випадку подачею палива керує електромагнітний клапан аналогічно електрогідравлічним форсункам.

а	б
Рис. 39. Насос-форсунки з механічним керуванням: а — АР-21 (Ленінградський карбюраторний завод); б — Steyr; 1 — плунжер; 2 — механізм повороту; 3 — рейка; 4 — штовхач; 5 — фільтри; 6 — втулка плунжера; 7 — керівна кромка; 8 — клапан тиску; 9 — зворотний клапан; 10 — розпилювач; 11 — нагнітальний клапан; 12 — голка.

Рис.40. Насос-форсунка з електронним керуванням (Electronic Unit Injector фірми Lucas): 1 — головка штовхача; 2 — подушка штовхача; 3 — пружинна шайба; 4 — пружина; 5 — плунжер; 6 — впускне вікно; 7 — кільцеві фільтри; 8 — проставка; 9 — голка; 10 — розпилювач; 11, 12, 13 — паливні канали; 14 — клапан керування зливанням; 15 — напрямна клапана; 16 — зворотна пружина; 17 — електромагнітна обмотка

У останні роки поширення одержує система подачі палива НЕUI (Hydraulicaly actuated Electronic Unit Injection), яку розроблено американською компанією Caterpillar.

Головним елементом НЕUI є насос-форсунка з приводом не від кулачка, а гідравлічним — маслом, що подається спеціальним трубопроводом із системи змащення двигуна під тиском 25 МПа. Потрапляючи у насос-форсунку, масло діє на відповідний масляний плунжер, який, у свою чергу, переміщає паливний плунжер. Останній, внаслідок меншого діаметра, створює високий тиск впорскування (більше 160 МПа). Електромагнітний клапан насос-форсунки, що дозує подачу палива, перемістився з паливного каналу в масляний. При цьому він перебуває під значно меншим, ніж раніше, тиском, що дозволяє точно виконати подачу порції палива. Для створення необхідного тиску у масляній магістралі, який значно вище робочого тиску, у системі змащення двигуна використається спеціальний насос. Одночасно цей же агрегат трубопроводом подає паливо під потрібним тиском і до насос-форсунки.

Всі робочі процеси за допомогою датчиків контролює блок електронного керування. Паливо подається у два етапи — спочатку первинне впорскування невеликої порції, що значно поліпшує згоряння основної частини палива, яка подається пізніше.

У такій системі тиск впорскування палива не залежить від частоти обертання колінчастого вала двигуна.

Іншою оригінальною розробкою є насос-форсунки HPI (High Pressure Injection), що розроблені спільно фірмами Scania та Cummins. Керування форсунками здійснюється паливом з окремої магістралі під тиском 1,8 МПа (рис. 41). При цьому тиск впорскування — 150 МПа (у перспективі — до 240 МПа).

Рис. 41. Схема системи HPI