Характеристики топливных насосов дизельных двигателей

Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления (сокращенное наименование – ТНВД) является одним из основных конструктивных элементов системы впрыска дизельного двигателя. Насос, выполняет, как правило, две основные функции: нагнетание под давлением определенного количества топлива; регулирование необходимого момента начала впрыскивания. С появлением аккумуляторных систем впрыска функция регулирования момента впрыска возложена на управляемые электроникой форсунки.

Основу топливного насоса высокого давления составляет плунжерная пара, которая объединяет поршень (он же плунжер) и цилиндр (он же втулка) небольшого размера. Плунжерная пара изготавливается из высококачественной стали с высокой точностью. Между плунжером и втулкой обеспечивается минимальный зазор – прецизионное сопряжение.

В зависимости от конструкции различают следующие виды топливных насосов высокого давления: рядный, распределительный и магистральный. В рядном насосе нагнетание топлива в цилиндр производится отдельной плунжерной парой. Распределительный насос имеет один или несколько плунжеров, которые обеспечивают нагнетание и распределение топлива по всем цилиндрам. Магистральные насосы осуществляют только нагнетание топлива в аккумулятор.

Топливный насос высокого давления используется также в системе непосредственного впрыска бензинового двигателя, но его рабочее давление на порядок ниже аналогичной характеристики дизельного насоса.

Ведущими производителями топливных насосов высокого давления являются, в основном, зарубежные фирмы: Bosch, Lucas, Delphi, Denso, Zexel.

Рядный топливный насос высокого давления

Рядный ТНВД имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Плунжерные пары установлены в корпусе насоса, в котором выполнены каналы для подвода и отвода топлива. Движение плунжера осуществляется от кулачкового вала, который в свою очередь имеет привод от коленчатого вала двигателя. Плунжеры постоянно прижимаются к кулачкам с помощью пружин.

При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель плунжера. Плунжер двигается вверх по втулке, при этом последовательно закрываются выпускное и впускное отверстие. Создается давление, при котором открывается нагнетательный клапан, и топливо по топливопроводу поступает к соответствующей форсунке.

Регулирование количества подаваемого топлива и момента его подачи может осуществляться механическим путем или с помощью электроники. Механическое регулирование количества подаваемого топлива осуществляется поворотом плунжера во втулке. Для поворота на плунжере выполнена шестерня, которая соединена с зубчатой рейкой. Рейка связана с педалью газа. Верхняя кромка плунжера имеет наклонную поверхность, поэтому при повороте отсечка топлива и соответственно его количество будет изменяться.

Изменение момента начала подачи топлива требуется при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Механическое регулирование момента подачи топлива производится с помощью центробежной муфты, расположенной на кулачковом валу. Внутри муфты находятся грузики, которые при увеличении оборотов двигателя расходятся под действием центробежных сил и поворачивают кулачковый вал относительно привода. При увеличении оборотов двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, при уменьшении – поздний.

Конструкция рядных ТНВД обеспечивает высокую надежность. Насосы смазываются моторным маслом системы смазки двигателя, поэтому могут работать на топливе низкого качества. Рядные топливные насосы высокого давления применяются на двигателях с раздельными камерами сгорания и непосредственным впрыском средних и тяжелых грузовых автомобилей. На легковых дизелях данный вид насоса применялся до 2000 года.

Распределительный топливный насос высокого давления

Распределительные топливные насосы высокого давления, в отличие от рядного ТНВД, имеют один или два плунжера, обслуживающих все цилиндры двигателя. Распределительные насосы обладают меньшей массой и габаритными размерами, а также обеспечивают большую равномерность подачи. С другой стороны их отличает сравнительно низкая долговечность сопряженных деталей. Все это определяет область применения данных насосов, в основном, на двигателях легковых автомобилей.

Конструкции распределительных топливных насосов высокого давления могут иметь различный привод плунжера:

• торцевой кулачковый привод (насосы Bosch VE);
• внутренний кулачковый привод (роторные насосы Bosch VR, Lucas DPC, Lucas DPS);
• внешний кулачковый привод (отечественные насосы НД-21, НД-22).

Предпочтительными в плане эксплуатации являются первые два типа привода плунжеров, т.к. в них отсутствуют силовые нагрузки от давления топлива на узлы приводного вала и, соответственно, выше долговечность.

Основным элементом распределительного ТНВД с торцевым кулачковым приводом плунжера (Bosch VE) является плунжер-распределитель, который совершает возвратно-поступательное и вращательное движение, обеспечивая нагнетание и распределение топлива по цилиндрам.

Возвратно-поступательное движение плунжера происходит при вращении кулачковой шайбы, которая обегает неподвижное кольцо по роликам. Шайба нажимает на плунжер, за счет чего создается давление топлива. В исходное положение плунжер возвращается с помощью пружины.

Вращение плунжера производится от приводного вала. При этом происходит распределение топлива по цилиндрам.

Регулирование величины подачи топлива осуществляется автоматически с помощью механического или электронного устройств. Механический регулятор включает центробежную муфту с грузами, которая через систему рычагов воздействует на дозатор, изменяющий величину топливоподачи. Электронный регулятор представляет собой электромагнитный клапан.

Регулирование величины опережения впрыска топлива в распределительном насосе производится путем поворота неподвижного кольца на определенный угол.

Рабочий процесс распределительного насоса включает впуск топлива в надплунжерное пространство, нагнетание и распределение в соответствующие цилиндры.

В распределительном насосе роторного типа нагнетание и распределение топлива по цилиндрам осуществляются разными устройствами плунжером и распределительной головкой. Нагнетание топлива производится с помощью двух противолежащих плунжеров, расположенных на распределительном валу. Плунжеры через ролики обегают профиль кулачковой обоймы и совершают возвратно-поступательное движение.

При движении плунжеров навстречу друг другу происходит рост давления топлива, после чего топливо по каналам распределительной головки и нагнетательным клапанам доставляется к форсункам соответствующих цилиндров.

Топливо к плунжеру (плунжерам) подается под небольшим давлением, которое создает топливоподкачивающий насос. В распределительных насосах топливоподкачивающий насос установлен на приводном валу в корпусе насоса. Конструктивно это может быть роторно-лопастной насос, шестеренный насос с внешним или внутренним зацеплением.

Смазка распределительного насоса высокого давления производится дизельным топливом, которое заполняет корпус насоса.

Магистральный топливный насос высокого давления

Магистральный топливный насос высокого давления используется в аккумуляторной системе впрыска топлива Common Rail, где он выполняет функцию нагнетания топлива в топливную рампу. Магистральные ТНВД обеспечивают более высокое давление топлива (в современных системах впрыска порядка 180 МПА и более).

Конструктивно магистральный насос может иметь один, два или три плунжера. Привод плунжеров осуществляется с помощью кулачкового вала или кулачковой шайбы.

При вращении кулачкового вала (эксцентрика кулачковой шайбы) под действием возвратной пружины плунжер движется вниз. Увеличивается объем компрессионной камеры и уменьшается давление в ней. Под действием разряжения открывается впускной клапан, и топливо поступает в камеру.

Движение плунжера вверх сопровождается ростом давления в камере, впускной клапан закрывается. При определенном давлении открывается выпускной клапан и топливо подается в рампу.

Управление подачей топлива производится в зависимости от потребности двигателя с помощью клапана дозирования топлива. В нормальном положении клапан открыт. По сигналу электронного блока управления клапан закрывается на определенную величину, тем самым регулируется количество поступающего в компрессионную камеру топлива.

Топливный насос высокого давления

То́пливный насо́с высо́кого давле́ния (ТНВД) — неотъемлемый элемент любой системы впрыска топлива, подающей топливо непосредственно в цилиндр поршневого ДВС. По смыслу своего названия ТНВД предназначены для создания в топливной магистрали такого давления, которое по своей величине всегда должно быть гораздо больше давления в цилиндре двигателя, что необходимо для нормальной работы всех подобных систем впрыска топлива. Величина создаваемого давления — в диапазоне от 200 до 2000 бар. Конструктивно всегда является плунжерным насосом объёмного принципа работы с приводом от вращающихся элементов самого ДВС.

Содержание

• 1 Назначение
• 2 Разновидности
• 3 Общее устройство ТНВД
  • 3.1 Принцип действия ТНВД
  • 3.2 Дополнительные агрегаты ТНВД
• 4 См. также
• 5 Ссылки

Назначение [ править | править код ]

ТНВД предназначены для подачи в цилиндры под определенным давлением и в определенный момент цикла, точно отмеренных порций топлива, соответствующих данной нагрузке приложенной к коленчатому валу. По способу впрыска различают топливные насосы непосредственного действия и с аккумуляторным впрыском.

В топливном насосе непосредственного действия осуществляется механический привод плунжера, а процессы нагнетания и впрыска протекают одновременно. В каждый цилиндр секция топливного насоса подает необходимую порцию топлива. Требуемое давление распыления создается движением плунжера насоса.

У топливного насоса с аккумуляторным впрыском привод рабочего плунжера осуществляется за счет сил давления сжатых газов в цилиндре двигателя или с помощью специальных пружин. На мощных тихоходных дизелях применяют аккумуляторные топливные насосы с гидравлическими аккумуляторами.

В системах с гидравлическими аккумуляторами процессы нагнетания и впрыска протекают раздельно. Предварительно топливо под высоким давлением нагнетается насосом в аккумулятор, из которого поступает к форсункам. Эта система обеспечивает качественное распыление и смесеобразование в широком диапазоне нагрузок дизеля, но из-за сложности конструкций такой насос широкого распространения не получил. Современные дизели используют технологию с управлением электромагнитными клапанами форсунок от микропроцессорного устройства (такое сочетание называется «common rail»).

Разновидности [ править | править код ]

Топливные насосы высокого давления могут быть рядными, V-образными (многосекционными) и распределительными. В рядных ТНВД насосные секции располагаются друг за другом, и каждая подает топливо в определенный цилиндр двигателя. В распределительных ТНВД, которые бывают одноплунжерными и двухплунжерными, одна насосная секция подает топливо в несколько цилиндров двигателя.

Устройство распределительного ТНВД:

1. редукционный клапан;
2. всережимный регулятор;
3. дренажныйштуцер;
4. корпус насосной секции высокого давления в сборе с плунжерной парой и нагнетательными клапанами;
5. топливоподкачивающий насос;
6. лючок регулятора опережения впрыска;
7. корпус ТНВД;
8. электромагнитный клапан выключения подачи топлива;
9. кулачково-роликовое устройство привода плунжера.

Подачу топлива из бака в ТНВД обеспечивает топливоподкачивающий насос (также называемый топливным насосом низкого давления, ТННД). Он повышает давление топлива на величину около 5 бар. Редукционный клапан поддерживает стабильное давление на входе в насосную секцию ТНВД, которая расположена в корпусе.

Плунжерная пара насосной секции представляет собой золотниковое устройство, регулирующее количество впрыскиваемого топлива и распределяющее его по цилиндрам дизеля в соответствии с порядком их работы. Всережимный регулятор (2) обеспечивает устойчивую работу дизеля в любом режиме, задаваемом водителем с помощью педали акселератора, и ограничивает максимальные обороты коленчатого вала, а регулятор опережения впрыска топлива (6) изменяет момент подачи топлива в цилиндры в зависимости от частоты вращения коленвала.

Топливоподкачивающий насос подает в ТНВД топливо в гораздо большем объёме, чем требуется для работы дизеля. Излишки возвращаются в бак через дренажный штуцер (3). Что касается электромагнитного клапана (8), то он предназначен для остановки дизеля. При повороте ключа в замке зажигания в положение «выключено» электромагнитный клапан перекрывает подачу топлива к плунжерной паре, а значит, и в цилиндры дизеля, это и требуется, чтобы заглушить силовой агрегат.

В зависимости от давления и продолжительности впрыска, а также от величины цикловой подачи топлива существуют следующие модели рядных ТНВД:

• М (4—6 цилиндров, давление впрыска до 550 бар)
• А (2—12 цилиндров, давление впрыска до 950 бар)
• P3000 (4—12 цилиндров, давление впрыска до 950 бар)
• P7100 (4—12 цилиндров, давление впрыска до 1200 бар)
• P8000 (6—12 цилиндров, давление впрыска до 1300 бар)
• P8500 (4—12 цилиндров, давление впрыска до 1300 бар)
• R (4—12 цилиндров, давление впрыска до 1150 бар)
• P10 (6—12 цилиндров, давление впрыска до 1200 бар)
• ZW (M) (4—12 цилиндров, давление впрыска до 950 бар)
• P9 (6—12 цилиндров, давление впрыска до 1200 бар)
• CW (6—10 цилиндров, давление впрыска до 1000 бар)
• H1000 (5—8 цилиндров, давление впрыска до 1350 бар)

Общее устройство ТНВД [ править | править код ]

• Корпус.
• Крышки.
• Всережимный регулятор
• Муфта опережения впрыска.
• Подкачивающий насос.
• Кулачковый вал.
• Толкатели.
• Плунжеры с поводками или зубчатыми втулками,
• Гильзы плунжеров.
• Возвратные пружины плунжеров.
• Нагнетательные клапаны.
• Штуцеры.
• Рейка.

Принцип действия ТНВД [ править | править код ]

Движение кулачковый вал получает через муфту опережения впрыска и зубчатую передачу от коленчатого вала. При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель и смещает его, а он в свою очередь, сжимая пружину, поднимает плунжер. При поднятии плунжера он вначале закрывает впускной канал, а затем начинает вытеснять топливо, находящееся над ним. Топливо вытесняется через нагнетательный клапан, открывшийся за счёт давления, и поступает к форсунке.

В момент движения плунжера вверх винтовой канал, находящийся на нём, совпадает со сливным каналом в гильзе. Остатки топлива, находящиеся над плунжером, начинают уходить на слив через осевой, радиальный и винтовой каналы в плунжере и сливной в гильзе. При опускании плунжера за счёт пружины открывается впускной канал, и объём над плунжером заполняется топливом от подкачивающего насоса.

Изменение количества подаваемого топлива к форсунке осуществляется поворотом плунжеров от рейки через всережимный регулятор. При повороте плунжера, если винтовой канал совпадёт со сливным раньше, то впрыснуто топлива будет меньше. При обратном повороте каналы совпадут позже, и впрыснуто топлива будет больше.

На некоторых ТНВД (например, ТНВД трактора Т-130) часть секций отключается на холостых оборотах, соответственно, отключается и часть цилиндров двигателя.

Дополнительные агрегаты ТНВД [ править | править код ]

Муфта опережения впрыска — служит для изменения угла опережения впрыска в зависимости от оборотов. По принципу действия является механизмом, использующим центробежную силу. Устройство:

• Ведущая полумуфта.
• Ведомая полумуфта.
• Грузы.
• Стяжные пружины грузов.
• Опорные пальцы грузов

Принцип действия муфты следующий. При минимальных оборотах грузы за счёт пружин стянуты к центру и положение между муфтами является исходным, при этом угол опережения впрыска находится в пределах отрегулированного параметра. При увеличении оборотов центробежная сила в грузах возрастает и разводит их, преодолевая сопротивление пружин. При этом муфты поворачиваются относительно друг друга и угол опережения впрыска увеличивается.

Всережимный регулятор — служит для изменения количества подачи топлива в зависимости от режимов работы двигателя: запуск двигателя, увеличение/уменьшение оборотов, увеличение/уменьшение нагрузки, остановка двигателя. Устройство:

• Корпус.
• Крышки.
• Державка.
• Грузы.
• Муфта.
• Рычаги.
• Скоба-кулисы.
• Регулировочные винты.
• Оттяжные пружины.

Принцип действия регулятора следующий:

• Запуск двигателя: перед запуском рейка за счёт пружины находится в положении максимальной подачи топлива, поэтому при запуске в двигатель подаётся максимальное количество топлива. Это способствует быстрому запуску. Как только двигатель начнёт развивать обороты, и центробежная сила в грузах начнёт расти, они, преодолевая сопротивление пружин, начнут расходиться в стороны и внутренними своими рычагами давить на муфту, которая будет воздействовать на рычаг, а рычаг будет тянуть рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Обороты установятся в соответствии с натягом пружин.
• Увеличение оборотов: при нажатии на педаль «газа» натягивается пружина, которая действует на рычаг рейки и муфту. Муфта и рейка смещается, при этом преодолевается центробежная сила в грузах. Рейка смещается в сторону увеличения подачи топлива, и обороты растут.
• Увеличение нагрузки — при увеличении нагрузки и неизменном положении педали «газа» обороты снижаются, центробежная сила в грузах тоже. Грузы складываются и дают возможность сместиться муфте, рычагу и рейке в сторону увеличения подачи топлива. При снижении нагрузки обороты начинают увеличиваться, центробежная сила в грузах тоже, грузы начинают расходится и внутренними рычагами смещать муфту, рычаг и рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Обороты при этом прекращают расти.
• Остановка двигателя — при остановке двигателя поворачивается скоба, кулиса скобы воздействует на рычаг, а рычаг — на рейку. Рейка перемещается настолько в сторону уменьшения подачи, что подача прекращается, и двигатель останавливается

Характеристики топливных насосов дизельных двигателей

Сайт сдается в аренду — обращайтесь на ipassat@mail.ru

+7 905 688 68 78

• Главная
• О компании
• Вакансии
• Услуги автосервиса
• Контакты

Топливный насос высокого давления. ТНВД — что это такое?

Топливный насос высокого давления (сокращенно – ТНВД) является основным конструктивным элементом системы впрыска дизельного двигателя. Насос предназначен для нагнетания определенного количества топлива под воздействиям давления и регулирования системы перед впрыскиванием. В новых аккумуляторных системах электронная форсунка имеет функцию регулирования впрыска.

Насос работает за счет высокого давления с помощью поршня(плунжера) и цилиндра(втулки) которые объединяются в одну систему. Поршень (так званый плунжер) изготавливается только из стали высокого качества с высокой точностью. Плунжер и втулка имеют прецизионное сопряжение образующегося из минимального зазора между деталями.

В зависимости от сложности и уникальности конструкции различают три вида насосов впрыска топлива:
1.Рядный;
2.Расприделительный;
3.Магистральный.

Плунжерная пара в рядном насосе служит для нагнетания топлива в цилиндр. В отличии от рядного насоса распределительный насос имеет больше одного плунжера для более качественного распределения и нагнетания топлива у все цилиндры. Магистральный насос отличается только нагнетанием топлива в аккумулятор.

Система впрыска дизельного двигателя использует топливный насос для высокого давления. Но характеристики давления топливного насоса ниже чем у дизельного насоса.

Топливные насосы высокого качества производят несколько знаменитых зарубежных фирм таких как Lucas, Denso, Delphi, Bosch, Zexel.

Топливный насос высокого давления рядного типа

Система ТНВД имеет одинаковое количество плунжерных пар и цилиндров. Плунжерные пары и отвод топлива соединяются с помощью каналов подвода которые находятся в установленном корпусе. Кулачковый вал приводит в действия плунжер, который работает за счет привода коленчатого вала двигателя. Плунжеры и кулачки работают вместе постоянно с помощью пружин.

При движении плунжера вверх по втулке впускное и выпускное отверстие закрывается. Все это работает на основе кулачкового вала. Топливо поступает к форсунке при условии открытого нагнетаемого клапана который открывается при высоком давлении.

Принцип роботы насоса подачи топлива

В наше время регулирования подачи топлива и момента его подачи осуществляется как механически так и с помощью электроники. Плунжер вертится во втулке тем самим подавая топливо и все это производится механической регулировкой. Для того чтобы плунжер вертелся сделана шестерня, которая имеет зубчатую рейку. Количество подаваемого топлива может изменяться при повороте отсечки за счет наклонной поверхности верхней кромки плунжера.

Для подачи требуется изменение момента частоты колебаний и вращения коленчатого вала двигателя. Для подачи топлива используется механическое регулирование момента и центробежной муфты, расположенной на кулачковом валу. Под действием центробежных сил, кулачковый вал проворачивается относительно привода. Увеличение оборотов двигателя происходит с помощью грузиков которые находятся внутри муфты. Топливо впрыскивается когда обороты двигателя увеличиваются.

Конструкция рядного ТНВД имеет высокую надежность. Как и для всех деталей автомобиля насос тоже смазывается моторным маслом и за счет этого он может работать на низком качестве топлива. Рядные ТНВД устанавливают на автомобилях с дизельным двигателем в которых имеются раздельные камеры сгорания и непосредственный впрыск. Чаще всего они встречаются на грузовых автомобилях или тяжелых. Данный вид насоса до 2000 года применялся и на легковых автомобилях Volkswagen Sharan.

Распределительный насос высокого давления топлива

В отличии от рядного ТНВД, распределительные топливные насосы имеют более одного плунжера для каждого цилиндра. По размеру топливные насосы большие, но тем самим они обеспечивают большую равномерность подачи. Но не смотря на это срок работы таких насосов не большой. Одной из привилегий такого насоса является низкая цена. В основном его устанавливают на легковых автомобилях.

Распределительный ТНВД имеет в своей конструкции несколько приводов плунжера:
• Кулачковый торцевой привод (производитель Bosch VE);
• Кулачковый внутренний привод (насосы фирм Lucas DPS, Bosch VE, Lucas DPC, );
• Кулачковый внешний привод (отечественный производитель)
Рекомендуется для использования торцевой и внутренний привод потому, что в них отсутствует давление на приводном валу и отсутствиют нагрузки, соответственно увеличивается долговечность.

Принцип работы распределительного ТНВД

Кулачковый плунжер-распределитель является основным торцевым элементом привода, который распределяет топливо по цилиндрам и совершает движение и нагнетание топлива. Вращение плунжера происходит по кулачковой шайбе тем самим обегая кольцо по роликам. Давление топлива возрастает за счет того что шайба нажимает плунжер. После этого с помощью пружины плунжер возвращается в исходное положение. Приводной вал вызывает вращение плунжера, распределяя этим топливо по цилиндрам.

Подача топлива регулируется механическим способом или с помощью электронного устройства. Величина топлива изменяется механически включая центробежную муфту с грузами которая воздействует на дозатор через систему. Электромагнитный клапан представляет собою электронный регулятор. Такой клапан может изменять величину впрыска топлива путем поворота на определенный угол неподвижного кольца. Регулирования происходит в распределительном насосе. Насос распределительного впрыска впускает топливо в плунжерное пространство, соответственно нагнетая и распределяя топливо в специальные цилиндры.

Распределительный насос роторного типа

В этой версии насоса распределение и нагнетание топлива по цилиндрам происходит с помощью плунжера и головки распределителя. В распределительном валу находятся два плунжера один напротив одного. Возвратно-поступательное движение роликов плунжера обегает кулачковый профиль обоймы. Давление топлива увеличивается когда противоположные плунжеры начинаю сближаться после чего топливо по клапанам головки распределителя переливается к форсункам и соответствующим цилиндрам. Когда топливо подается от плунжера к топливоподкачивающему насосу создается небольшое давление. Топливоподкачивающий насос находится на приводном валу корпуса в распределительных насосах.

В зависимости от сложности конструкции топливоподкачивающий насос бывает:
• Роторно-лопастной;
• Шестеренный с внешним зацеплением;
• Шестеренный с внутренним зацеплением;
Корпус насоса заполняется дизельным топливом смазывая тем самим распределительный насос.

Магистральный насос высокого давления топлива

Аккумуляторная система Common Rail включает в конструкцию магистральный топливный насос высокого давления который используется для впрыска и нагнетания топлива в топливную рампу. В современный системах впрыска магистральное ТНВД обеспечивает давление в 180МПА которое выше чем у других системах. Конструкция магистрального насоса включает от одного до трех плунжеров. Кулачковый вал и кулачковая шайба служат для привода плунжера.

Принцип работы магистрального насоса высокого давления топлива

Под воздействием пружины при вращении эксцентрика кулачковой шайбы плунжер опускается вниз. Такой способ работы дает возможность увеличивать объем компрессионной камеры и снизить уровень давления. Топливо поступает в камеру только когда клапан открывается в случае разряжения. Плунжер поднимается за счет повышения давления в камере, соответственно клапан автоматически закрывается. Для того чтобы клапан открылся и поступило топливо в рампу нужно определенное давление. Клапан дозирования топлива управляет подачей его в зависимости от потребности. В исходном положении клапан всегда открыт. Для управление количеством поступающего топлива в компрессионную камеру используется электронный блок, который управляет клапаном.

Устройство системы питания автомобиля

Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД): виды топливных насосов высокого давления, и принцип работы топливного насоса

Топливный насос высокого давления имеющий сокращенную аббревиатуру (ТНВД) выполняет следующие основные функции:

— подает топливо под высоким давлением в топливную систему ДВС;

— регулирует моменты впрыска топлива.

Топливный насос относится к наиболее важным устройствам, как бензиновых, так и дизельных двигателей.

ТНВД обычно применяются в дизельных двигателях. В бензиновых двигателях применение ТНВД нецелесообразно, ввиду того, что в нем не требуются такие высокие давления, как в дизельном двигателе.

Можно выделить следующие основные конструктивные элементы топливного насоса:

1. Плунжер (поршень) + Цилиндр (втулка) = Плунжерная система (пара)

Плунжерная система изготавливается из высокопрочной стали на высокотехнологическом оборудовании (станках), в связи с необходимостью высокой точности.

Всего один завод на все пост Советское пространство изготавливал плунжерные пары. Изготовление плунжерных пар сегодня происходит таким образом.

Если внимательно изучить процесс производства плунжерных пар, то отчетливо видно, что огромное значение уделяют прецизионному сопряжению (зазор между плунжерной парой). Плунжер плавно входит в цилиндр под действием собственного веса.

Как изначально упоминалось, топливный насос служит не только для подачи топлива в топливную систему, но и подает его к форсункам на каждый цилиндр на бензиновом двигателе.

Форсунки являются связующим звеном этой цепи и соединяются с насосом специальными трубопроводами. Для эффективного впрыска топлива форсунки соединяются с нижней распылительной частью с специальными отверстиями для увеличения эффективности впрыска топлива с дальнейшим воспламенением. Момент впрыска топливной смеси в камеру сгорания регулируется углом опережения зажигания.

Типы топливных насосов

Существует три основных типа ТНВД , котор ые мы с вами рассмотрим:

1. распределительный ;
2. рядный
3. магистральный.

Рядный ТНВД

Рядный топливный насос высокого давления оснащен плунжерными парами, которые располагаются друг с другом. Их количество зависит от количества рабочих цилиндров двигателя и соответствует ему. Одна плунжерная пара обеспечивает подачу топлива только для одного цилиндра.

Пары устанавливаются в корпусе насоса, в котором имеются каналы входа и выхода. Плунжер приводится в работу при помощи кулачкового вала, который имеет привод от коленчатого вала.

При вращении кулачкового вала топливного насоса, кулачки воздействуют на толкатели плунжеров приводя их в движении внутри втулок насоса. Вследствие впускные и выпускные отверстия начинают последовательно открываться и закрываться. Когда плунжер движется вверх во втулке создается давление, которое приводит к открытию нагнетательного клапана, через который топливо подается к форсунке по топливопроводу.

Момент подачи топлива регулируется специальным устройством (муфтой центробежного типа). Работа муфты центробежного типа основана на перемещении грузиков под действием центробежной силы.

Центробежная сила изменяется по мере роста (или уменьшения) величины оборотов коленчатого вала двигателя, вследствие чего грузики расходятся к внешним краям муфты, либо сближаются к оси. Происходит смещение кулачкового вала относительно привода, что приводит к изменению работы плунжеров.

Когда обороты коленчатого вала увеличиваются – происходит ранний впрыск топлива, когда уменьшаются – поздний впрыск топлива.

Рядные топливные насосы зарекомендовали себя своей надежностью. Они совсем не привередливы к качеству топлива и смазка ТНВД осуществляется обычным моторным маслом.

Недостатки рядных топливных насосов высокого давления – их размер.

Распределительный ТНВД

Распределительный ТНВД включает в себя один или два плунжера, что зависит от объема двигателя.

И эти один или два плунжера работают на все цилиндры двигателя. Таким образом удалось не только обеспечить более равномерную подачу топлива, но и уменьшить габариты топливного насоса высокого давления. Недостатки распределительных ТНВД в их надежности и долговечности.

Распределительные ТНВД имеют различные типы привода:

1. торцевой привод;
2. внутренний привод;
3. внешний привод;

Наиболее эффективными себя показали торцевые и внутренние приводы ТНВД, с меньшей нагрузкой.

Кстати, такие импортные насосы, как Bosch, оснащены именно торцевым и внутренним приводом, а внешний привод имеют насосы отечественного производства.

Основным элементом в торцевом приводе Bosch является распределительный плунжер, который создает давление и распределяет горючую смесь по цилиндрам. Плунжер распределитель при этом совершает вращательные и возвратно-поступательные перемещения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

Плунжер совершает возвратно-поступательно движение одновременно с вращением кулачковой шайбы, которая обегает кольцо. Воздействие шайбы на плунжер обеспечивает высокое давление топлива. Возврат плунжера в начальное положение осуществляется с помощью возвратного механизма.

Именно вращательное движение плунжера, что приводится от приводного вала, способствует распределению топлива в цилиндрах. Величина подачи топлива обеспечивается с помощью электромагнитного клапана или центробежной муфты.

Работа насоса состоит из нескольких этапов:

1. Закачка порции топлива в надплунжерное пространство;
2. Нагнетание давления за счет сжатия и распределение топлива по цилиндрам.
3. Возвращение плунжера в исходное положение. Повторение цикла работы.

Внутренний кулачковый привод ТНВД

Такой привод топливных насосов применяется в распределительных ТНВД роторного типа, например, Bosch VR, Lucas DPC. В данном типе ТНВД распределение горючей смеси происходит за счет плунжера и распределительной головки.

Распределительный вал оснащается двумя плунжерами, расположенными друг напротив друга, которые нагнетают топливо. Тем выше давление в насосе, чем меньше расстояние между плунжерами. По мере возрастания давления топливо поступает к форсункам через нагнетательные клапана.

Магистральный ТНВД

Магистральный ТНВД используется в известной системе подачи топлива Common Rail. Работа магистрального ТНВД заключается в накапливании топлива в топливной рампе, затем подается на форсунки. Давление в магистральном топливном насосе высокого давления составляет примерно 180 Мпа.

Магистральный насос бывает одно-, двух- или трех плунжерным. Приводится магистральный ТНВД от кулачкового вала.

Когда кулачки воздействуют на плунжер, тот перемещается вниз, происходит расширение компрессионной камеры, давление падает и создается разряжение, которое приводит к открытию впускного клапана, и топливо начинает поступать.

Когда плунжер подымается – давление растет и клапан закрывается. Когда давление достигает необходимой отметки, топливо через выпускной клапан нагнетается в топливную рампу.

Процесс подачи топлива в магистральном ТНВД регулируется дозирующим топливным клапаном, открытие и закрытие, которого осуществляется с помощью электроники.

Дизельные насосы

Автомобили, оснащенные дизельными двигателями, составляют львиную долю грузового коммерческого автопарка. Сравнительная дешевизна топлива и превосходные тяговые характеристики дизелей не оставляют шансов другим типам двигателей занять более достойное место в обширной нише коммерческих автомобилей.

Современный дизель – это сложный высокоточный агрегат, все системы которого работают на извлечение максимальной выгоды для его владельца. И весомая заслуга в этом принадлежит компании DENSO. Ведь именно наши инженеры впервые разработали и запатентовали систему подачи топлива в цилиндры дизеля common rail в далеком 1995 году. С тех пор технические специалисты компании постоянно совершенствуют эксплуатационные характеристики системы, давая жизнь ее новым поколениям. Каждое последующее поколение common rail становится еще более экономичным в сравнении с предшественниками и более экологичным в целях соответствия ежегодно ужесточающимся нормам экологических стандартов EURO.

Непрерывная системная работа над модернизацией топливного оборудования позволила сделать его размеры более миниатюрными, что привело к экспансии компонентов системы common rail производства компании DENSO в сегмент легковых автомобилей, в котором они также снискали заслуженную популярность. Элементами производства DENSO на сегодняшний день оснащается большинство японских, корейских и американских легковых автомобилей.

Как работает система common rail?

Принцип работы топливной системы common rail, как и все гениальное, достаточно прост. Она получила свое название благодаря инновационному решению организации подачи дизельного топлива по единой общей топливной магистрали. То есть, топливный насос нагнетает высокое давление горючего в топливной рампе, являющейся общей для всех цилиндров мотора, а блок управления двигателем, получая сигналы от датчиков системы, открывает в нужные моменты времени топливные форсунки. Топливо под высоким давлением впрыскивается непосредственно в цилиндр, наполненный сжатым, и от этого горячим воздухом. От контакта с горячей газовой средой цилиндра топливная смесь самовоспламеняется, заставляя вращаться коленчатый вал двигателя.

Для нормального функционирования системы в ней постоянно должно поддерживаться высокое давление топливной жидкости. Это необходимо, в первую очередь, для повышения экономичности мотора, поскольку при высоких давлениях впрыскивания можно использовать более бедную топливную смесь. А во-вторых – для снижения удельного количества вредных выбросов в атмосферу, поскольку топливо сгорает практически полностью.

Само собой разумеется, что в системе common rail каждый ее компонент выполняет свою роль и по-своему важен для ее полноценного функционирования. Но все же сердцем системы с общей топливной магистралью является топливный насос высокого давления (ТНВД). Поскольку именно он создает условия для эффективного впрыска топлива в цилиндры, в конечном итоге его работа приводит к снижению расхода горючего и минимизации выбросов вредных веществ в атмосферу.

В основе ТНВД находится плунжерная пара, которая представляет собой поршень и цилиндр небольшого размера. Она изготавливается из высококачественной стали с высокой прецизионной точностью, когда между элементами пары обеспечивается минимально возможный зазор.

Эволюция топливных насосов DENSO

Современный топливный насос – это одновременно и компонент сложной системы, которая автоматически управляет работой мотора, и важный исполнительный механизм, мгновенно реагирующий на команды водителя. Нажатие педали акселератора не приводит напрямую к увеличению подачи топлива, а служит лишь внешним управляющим воздействием, на которое реагируют датчики и системы двигателя, внося необходимые коррективы в слаженную работу систем.

В борьбе за экономичность и экологичность дизельных двигателей инженерами компании постоянно совершенствовались как элементы топливной системы в целом, так и насосы высокого давления в частности. Основной задачей инженеров DENSO было увеличение создаваемого насосом давления. Ведь при больших показателях давления в топливной магистрали достигается возможность работы дизеля на более обедненных смесях, и даже на некоторых видах топлива, наносящих меньший вред окружающей среде. Это, в свою очередь, справедливо для биодизельного топлива, получаемого из растительных компонентов.

На сегодняшний день линейка топливных насосов DENSO насчитывает несколько поколений:

Насосы типа НР0

Родоначальники семейства насосов высокого давления DENSO. Конструктивно представляют собой глубокую модернизацию предыдущего поколения рядных насосов, использовавшихся в атмосферных дизельных двигателях. В насосе установлены две плунжерные пары последовательно друг за другом. В корпусе устройства дополнительно организован и подкачивающий насос, который доставляет топливо из бака к области, в которой происходит повышение давления в топливной магистрали. Благодаря такому техническому решению специалистам DENSO удалось решить сразу несколько задач:

• получить компактную конструкцию;
• обеспечить плавную подачу топлива в магистраль;
• получить стабильное давление в топливной рампе.

Насосы типа НР2

Второе поколение насосов отличалось от предшественников добавлением в их конструкцию двух клапанов контроля давления SCV (Suction Control Valve). Основная задача клапана – отправка обратно в бак излишков топлива, образуемых при превышении заданного конструкцией давления в топливной магистрали. Введение в конструкцию насоса клапанов данного типа позволило минимизировать пульсации давления в топливной магистрали, тем самым сделав его более стабильным в топливной рампе системы. В насосах НР2 используются механические клапаны контроля давления. Что касается плунжерных пар, то конструкция не претерпела изменений: пары, как и в предыдущей версии, располагались по рядному принципу.

Насосы типа НР3

Насосы типа НР3 стали очередной вехой совершенствования системы common rail и победой инженеров DENSO. Появившиеся в 2001 году насосы имели совершенно иную конструкцию по сравнению с предыдущими поколениями.

В первую очередь изменения затронули расположение плунжерных пар. Они стали располагаться под углом в 180 градусов относительно друг друга. Поэтому, когда одна пара набирает топливо, вторая в это время нагнетает его в топливную магистраль. Такое решение позволило повысить производительность насоса и существенно поднять рабочее давление в топливной рампе.

Вторым важным отличием стало то, что в системе стали применяться клапаны контроля давления SCV, открытием и закрытием которых управляет электроника автомобиля.

Насосы типа НР4

Четвертое поколение насосов, увидевшее свет в 2004 году, стало логическим продолжением третьего поколения насосов высокого давления. В них, в отличие от предшественников, применено три плунжерных пары, установленных по отношению друг к другу под углом в 120 градусов. Такое техническое решение позволило увеличить мощность насоса в 1,5 раза. Сам принцип действия насоса остался без изменений.

Насосы типа i-ART

Насосы пятого поколения являются частью концепции компании DENSO, получившей название i-ART. Суть концепции заключалась в разработке компонентов топливных систем, которые обеспечат соответствие дизельных двигателей строгим нормам экологической безопасности EURO 6 и даже EURO 7. Техническое решение насоса получило компактный размер, которого удалось достичь благодаря вертикальной установке плунжерных пар.

Выдающиеся эксплуатационные показатели системы common rail новейшего поколения достигаются за счет совместного использования данного типа насосов с топливными форсунками DENSO четвертого поколения, обеспечивающими до 9 открытий форсунки в течение одного цикла впрыска. К тому же это поколение форсунок оснащено встроенными датчиками давления. Компактные датчики, установленные в каждой топливной форсунке, отслеживают и регулируют процесс впрыска топлива в цилиндры со скоростью до 1000 раз в секунду, обеспечивая тем самым подачу оптимального для эффективной работы количества топлива. Как следствие, интеллектуальное управление приводит к уменьшению уровней шума и вибрации работающего мотора, снижению количества выбросов, увеличению экономичности. Дизельные двигатели, оснащенные данной технологией, являются самыми современными моторами в мире. Такие моторы устанавливаются на автомобили автогиганта Volvo, которые по праву считаются эталоном в мире коммерческих грузовиков.

Почему DENSO?

Мы производим топливные насосы и другое оборудование топливных систем дизельных двигателей на протяжении нескольких десятков лет и добились в этой области значительных успехов. Компания DENSO входит в тройку лучших мировых разработчиков и производителей компонентов для систем common rail, является надежным партнером для многих мировых автогигантов.

На протяжении десятилетий корпорация DENSO инвестирует значительные средства в исследования и разработки инновационных систем подачи топлива для создания самых современных, высокоэффективных, мощных, экологичных, экономичных и надежных дизельных двигателей.