Виды топливный насос высокого давления дизельного двигателя - Авто журнал "Гараж"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Виды топливный насос высокого давления дизельного двигателя

Типы дизельных топливных насосов

Дизельный ТНВД (топливный насос высокого давления) — один из ключевых элементов системы питания дизельного двигателя. Он создает давление топлива, необходимое для последующего равномерного и дозированного впрыска в цилиндры. Конструкция ТНВД постоянно развивается, однако сам принцип нагнетания топлива плунжером остается неизменным с момента появления дизельных двигателей.

Еще один интересный момент: если бензиновые карбюраторы уже давно не являются конкурентами непосредственному впрыску в большинстве сфер применения, то на дизельных двигателях ТНВД, даже довольно старого типа, они вполне успешно трудятся наравне с более современными. Рассмотрим разные типы ТНВД поближе.

Исторически первой конструкцией является насос рядного типа. Плунжеры, нагнетающие топливо в цилиндры, установлены в нем в ряд и приводятся в движение общим валом с кулачками. Число плунжеров соответствует числу цилиндров двигателя. Иными словами, каждый плунжер нагнетает топливо в «свой» цилиндр. Такой насос не может создать давление выше определенного, а также довольно сложен в настройке и имеет большие размеры. Тем не менее он обладает рядом преимуществ, главными из которых являются «всеядность» и надежность. В силу того, что рядный ТНВД смазывается маслом из двигателя, он может перегонять через себя «солярку» любого качества. Надежный и неприхотливый к топливу, однако, не хвастающийся высокой производительностью агрегат — этот тип насоса прочно обосновался на дизелях для тяжелой техники и строительных машин.

В попытках облегчить конструкцию ТНВД, сделать его более компактным и простым в производстве производители пришли к насосу распределительного типа. В нем один плунжер работает на все цилиндры, попеременно нагнетая нужное количество топлива в каждый. Распределительный ТНВД стал первым дизельным насосом, получившим электронную систему управления для обеспечения точного и своевременного впрыска топлива. Распределительные ТНВД отличаются небольшой массой и высокой скоростью работы, поэтому именно с этим типом насосов связаны первые успешные шаги дизеля в сегменте легковых авто. Однако распределительный насос в силу конструкции не способен обеспечить давление впрыска более 1000 бар. Кроме того, давление, нагнетаемое этим насосом, напрямую зависит от оборотов двигателя, что создает проблемы на низких оборотах.

Именно поэтому распределительные ТНВД постепенно уступили свое место более производительным топливным системам common rail с общей топливной магистралью, играющей роль аккумулятора давления. ТНВД для систем common rail получил название магистрального. Насосы такого типа отличаются предельной простотой конструкции и высокой производительностью. Обратной стороной медали является сильная зависимость магистральных ТНВД от качества топлива (которым смазываются подвижные части насоса, работающие с высокой нагрузкой) и необходимость более тщательной его фильтрации. Магистральные ТНВД обеспечивают давление в рампе в 1800 бар (и даже больше).

Несмотря на кардинальные различия в конструкции, все три типа ТНВД до сих пор находятся в производстве: каждый занимает свою нишу. Компания DENSO производит как рядные ТНВД традиционной конструкции для тяжелой техники, так и максимально продвинутые магистральные ТНВД для современных дизелей легковых автомобилей. Распределительные ТНВД DENSO с электронным управлением также имеют свою сферу применения для двигателей малого объема с высокими рабочими оборотами. В DENSO постоянно улучшают все типы производимых ТНВД для достижения оптимальных рабочих характеристик и максимальной надежности.

Устройство автомобилей

Устройства и приборы высокого давления

Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для точного дозирования топлива и подачи его в определенный момент под высоким давлением к форсункам.
Автомеханики и водители нередко называют топливный насос высокого давления топливной аппаратурой.

В настоящее время многоплунжерные ТНВД с механическим приводом постепенно уступают место в системах питания дизелей более совершенным конструкциям, таким, как управляемые компьютером система насос-форсунка и распределительным насосам роторного типа, используемых в системах питания Common Rail. Тем не менее, на многих автотракторных двигателях насосы классической конструкции еще широко применяются.

Классификация ТНВД

Топливные насосы высокого давления классифицируются по следующим признакам:

по числу плунжеров:

  • многоплунжерные (на каждый цилиндр приходится один плунжер);
  • распределительные (один плунжер подает топливо в несколько цилиндров);

Многоплунжерные ТНВД могут быть выполнены с рядным или V-образным корпусом.

по виду привода плунжера:

  • механический;
  • гидравлический;
  • пневматический;

по методу дозирования топлива:

  • с регулированием количества подаваемого топлива за цикл (отсечкой);
  • с регулированием цикловой подачи дросселированием на впуске (изменение наполнения топливом надплунжерного объема с помощью дросселирующего устройства в канале, подводящем топливо к впускному окну; применяется в распределительных насосах).

Распределительные ТНВД подразделяются на плунжерные и роторные.

Многоплунжерные ТНВД с механическим приводом

В автомобильных дизелях получили распространение многоплунжерные насосы с механическим приводом и регулированием количества подаваемого топлива отсечкой. Рассмотрим устройство такого насоса на примере ТНВД двигателя ЯМЗ-236, который относится к рядным насосам плунжерного типа и обеспечивает давление впрыска 16 МПа (рис. 1).

В нижней части корпуса 1 насоса на двух шарикоподшипниках установлен кулачковый вал 12 с зубчатым колесом 11. На кулачковом валу имеются профилированные кулачки 19 по числу цилиндров двигателя и эксцентрик для привода топливоподкачивающего насоса, который крепится к привалочной плоскости ТНВД.

В перегородке корпуса против каждого кулачка установлены роликовые толкатели 18. Оси роликов 15 своими концами входят в пазы корпуса насоса, предотвращая проворачивание толкателей. В центр толкателей ввернуты регулировочные болты 40, на которые опираются плунжеры насосных секций. Все секции устроены одинаково, они взаимозаменяемы, и их число равно числу цилиндров двигателя.

Насосная секция состоит из втулки 35 с плунжером 6, нагнетательного клапана 33 с седлом 34, пружиной 32 и упором 31, штуцера 7, поворотной втулки 16 с зубчатым венцом 4, толкателя 18 с осью и роликом 15, пружины 38 плунжера и опорных тарелок 28 и 39.

Втулка плунжера фиксируется в корпусе стопорным винтом.
Плунжер и его втулка образуют так называемую плунжерную пару. Плунжерную пару изготовляют из хромомолибденовой стали и подвергают закалке до высокой твердости. После окончания обработки подбором производят сборку плунжеров и гильз так, чтобы обеспечить в их сопряжении зазор 5…2 мкм.
С такой же точностью изготовляются нагнетательный клапан 33 и его седло 34. Поэтому эти детали называют прецизионными, и они являются невзаимозаменяемыми.

Седло нагнетательного клапан прижато к втулке плунжера резьбовым штуцером 7 через уплотнительную медную прокладку. К штуцеру крепится трубка высокого давления, соединяющая секцию насоса с форсункой. Кулачок 19, толкатель 18 и пружина 38 обеспечивают возвратно-поступательное движение плунжера 6.

Втулка 35 плунжера фиксируется в корпусе стопорным винтом 29. На втулку свободно надевается поворотная втулка 16, а в вертикальные пазы нижней части втулки входят выступы 17 плунжера. На верхнем конце поворотной втулки закреплен зубчатый венец 4, который входит в зацепление с зубчатой рейкой (общей для всех секций), которая может перемещаться вдоль корпуса ТНВД.

При перемещении рейки вдоль корпуса ТНВД втулка 16 поворачивается на втулке плунжера и, действуя на выступы 17 плунжера, поворачивает его, в результате чего изменяется количество топлива, подаваемого к форсункам. Ход рейки ограничивается стопорным винтом 37, входящим в ее продольный паз.
Задний конец рейки соединен с тягой 10 регулятора частоты вращения коленчатого вала, установленного в корпусе 9. Выступающий из насоса передний конец рейки закрыт колпаком, в который ввернут винтовой упор 2, ограничивающий подачу топлива при обкатке автомобиля. Положение упора настраивается на заводе-изготовителе и пломбируется.

Топливо к плунжерным парам подводится по каналу 36, а отводится по каналу 30, в переднем конце которого установлен под колпаком перепускной клапан 5. Если давление в каналах превышает 0,16…0,17 МПа, клапан открывается и перепускает часть топлива в бак.
Попавший в каналы насоса воздух выпускается через отверстие, закрываемое пробкой 8.

Привод насоса осуществляется зубчатой передачей от коленчатого вала двигателя через муфту опережения впрыска топлива.
Муфта состоит из ведущей 23 и ведомой 26 полумуфт. На ведомой полумуфте закреплены две оси 27 с установленными на них центробежными грузиками 25, в вырезах которых установлены пружины 22. Пружины опираются с одной стороны на оси 27, а с другой – на опорные пальцы 21 ведущей полумуфты 23. Механизм муфты в сборе закрыт крышкой 24, которая навернута на резьбу ведомой полумуфты.

Устройство и работа насосной секции ТНВД

На рис. 2 показана работа насосной секции ТНВД.
Основными деталями топливной секции являются плунжер и его втулка. Втулка имеет два окна: верхнее впускное 6 и нижнее перепускное 11. Впускное окно находится в полости впускного канала ТНВД, а перепускное – в полости выпускного канала.
На плунжере выполнена винтовая канавка, верхний край (отсечная кромка 5) которой острый. Сверху в плунжере выполнено осевое сверление, переходящее в радиальную и винтовую канавку.

Каждая секция ТНВД работает следующим образом.
Когда плунжер находится в нижнем положении (рис. 2,а), топливо поступает в полость А из впускного окна под давлением, которое создает топливоподкачивающий насос. При набегании кулачка 1 на ролик толкателя 2 плунжер начинает двигаться вверх, при этом часть топлива выходит обратно во впускное окно (рис. 2, б).

Читать еще:  Газель двигатель крайслер заводится и глохнет

Когда плунжер перекроет впускное окно (рис. 2, в), топливо в полости А окажется запертым, что приведет к резкому нарастанию давления – это момент начала нагнетания. Дальнейшее движение плунжера приводит к открытию нагнетательного клапана 9, и топливо поступает к форсунке – это момент начала подачи. По времени моменты начала нагнетания и начала подачи почти совпадают.

При дальнейшем движении плунжера отсечная кромка 5 откроет перепускное окно (рис. 2,г), в котором давление составляет 0,1…0,12 МПа. Топливо из полости А из-за перепада давления по углублению в плунжере и отсечной канавке начнет перетекать в перепускное окно 11. Давление в полости А резко упадет. Нагнетательный клапан 9 опустится на седло. Подача топлива прекратится, что будет соответствовать концу подачи (отсечке топлива).
Плунжер будет продолжать двигаться дальше, но подачи топлива не будет, оно перетечет в выпускное окно.

Ход плунжера, соответствующий расстоянию от начала перекрытия впускного окна до начала открытия перепускного окна, называется активным или рабочим. Его значение для разных насосов при полной подаче – 0,8…2 мм.

Таким образом, подача топлива при высоком давлении осуществляется вследствие малого зазора в плунжерной паре и высокой скорости движения (в момент начала подачи она превышает 1,6 м/с).

Регулирование количества подаваемого топлива осуществляется поворотом плунжера вокруг своей оси, при этом начало подачи происходит в одно и то же время (перекрытие верхней кромкой плунжера выпускного окна). Однако, отсечная кромка подходит к перепускному окну по-разному (в зависимости от степени поворота плунжера), а потому конец подачи топлива может произойти раньше или позже. Соответственно топлива будет подано меньше или больше.

Если удлинить плунжер, то момент перекрытия впускного окна произойдет раньше, подача начнется раньше, и наоборот. При регулировке начала подачи изменяют не длину плунжера, а длину толкателя, вращая его регулировочный болт 40 (см. рис. 1).

Нагнетательный клапан разобщает надплунжерное пространство топливной секции от внутренних полостей нагнетательного топливопровода и разгружает его от высокого давления в период между впрысками топлива.
В результате обеспечивается более резкое окончание подачи и предотвращается или сводится к минимуму подвпрыск топлива.
Разгружается топливопровод высокого давления с помощью разгрузочного пояска 7 (рис. 2) нагнетательного клапана при его перемещении вниз, когда этот поясок исполняет роль поршенька, отсасывающего топливо из нагнетательного трубопровода.

Особенности устройства ТНВД двигателя КамАЗ-740

На двигателях КамАЗ-740 устанавливается V-образные топливные насосы высокого давления с углом развала между секциями 75˚ (рис. 3).

В корпусе 1 насоса установлен механизм поворота плунжеров, соединенный с правой и левой рейками. Рейки действуют на поворотные втулки плунжеров, расположенных в два ряда. Каждая насосная секция в отличие от насосов марки «ЯМЗ» имеет собственный корпус 13, а на толкателе вместо регулировочного винта установлена регулировочная пята 5 определенной толщины. Принцип действия насосной секции данного ТНВД такой же, как и на дизелях марки «ЯМЗ».

К передней крышке ТНВД прикреплен топливоподкачивающий насос с приводом от эксцентрика кулачкового вала через штангу.

V-образная форма топливного насоса высокого давления позволила получить более компактную конструкцию насоса с укороченным кулачковым валом, в результате чего стало возможным увеличить его жесткость и повысить давление впрыска до 18 МПа.

Прецизионные детали насосов смазываются дизельным топливом, остальные детали включены параллельно в смазочную систему двигателя.

Устройство и работа ТНВД распределительного типа

Одноплунжерные ТНВД распределительного типа (рис. 4) нашли применение на легковых автомобилях и тракторах.

Оси приводного вала 1 и плунжера 3 совпадают и вращаются с одинаковой скоростью. Топливоподкачивающий насос 8 установлен на приводном валу и обеспечивает предварительное давление 0,2…0,8 МПа.
Вращающаяся вместе с плунжером кулачковая шайба 6, набегая своим кулачком на ролик 7, перемещает плунжер вправо, и тот совершает ход нагнетания. Пружина 5 прижимает шайбу с плунжером к ролику, который установлен на неподвижной оси. Для изменения цикловой подачи топлива служит дозатор 4, который управляется рычагом 2 регулятора. При наличии четырех роликов плунжер за один оборот вала обслужит четыре форсунки.

На рис. 5 показана работа распределительного одноплунжерного насоса.
Подача топлива начинается с наполнения (рис. 5,а) топливом надплунжерной полости Д через впускное окно В и выточку Г в плунжере 3 при движении плунжера влево (к НМТ). Нагнетательный канал Б в это время через паз А, выточку на плунжере и окно Е соединен с полостью низкого давления.
Плунжер, при нахождении в НМТ, вращаясь, постепенно перекрывает наполнительное окно. Начинается активный ход плунжера (рис. 5,б). Топливо через центральный канал и распределительный паз А плунжера, нагнетательный канал Б корпуса 2 и нагнетательный клапан подается по топливопроводу к форсунке.
Активный ход плунжера заканчивается отсечкой топлива через радиальные каналы Ж (рис. 5,в), ранее закрытые дозатором 1.

Цикловая подача топлива изменяется при помощи рычага регулятора, который перемещает дозатор 1 вдоль оси плунжера. При перемещении дозатора вправо активный ход плунжера и цикловая подача увеличиваются.

В насосах распределительного типа (одноплунжерных) меньше прецизионных пар, чем в многоплунжерных насосах. Следовательно, они проще, дешевле, имеют меньшее число регулировок, меньшие габаритные размеры и массу.
Однако многоплунжерные насосы секционного типа обладают большим ресурсом (долговечностью), их работа стабильнее, а техническое обслуживание проще.

ТНВД (Топливный насос высокого давления)

ТНВД представляет собой один из ключевых узлов двигателя транспортного средства. Его важность показывает сравнение с сердечной мышцей в организме человека, задачей которой выступает обеспечение циркуляции крови по телу. Назначение ТНВД аналогично, с той лишь разницей, что он отвечает за перемещение горючего по топливной системе.

Определение

ТНВД или топливный насос высокого давления – это сложный с конструктивной и технологической точек зрения узел системы подачи топлива в дизельном или бензиновом двигателе. Английское название устройства — injection pump. Основными функциями ТНВД выступают такие:

  • подача горючего к форсункам с одновременным нагнетанием давления;
  • дозирование топлива в зависимости от выбранного водителем режима эксплуатации;
  • определение оптимальной периодичности впрыска топлива в цилиндры двигателя.

Ключевым отличием топливного насоса высокого давления от выполняющего в целом аналогичные функции карбюратора выступает впрыск четко дозированного количества горючего в камеры внутреннего сгорания двигателя. Это достигается установлением непосредственной связи с коленчатым валом, что позволяет при разгоне автомобиля увеличивать порцию подаваемой топливно-воздушной смеси, а при уменьшении оборотов – снижать объем впрыскиваемого горючего. Как следствие – уменьшается расход топлива и обеспечивается более высокий КПД работы двигателя, что и выступает главным достоинством ТНВД.

История разработки и совершенствования

Разработчиком ТНВД считается Роберт Бош. Активное использование рассматриваемой разновидности топливного насоса на легковых автомобилях началось во второй половине 30-х годов прошлого века.

Изначально топливный насос высокого давления предназначался исключительно для дизельных двигателей. Однако, в настоящее время ТНВД применяется и для бензиновых агрегатов, оборудованных инжекторной системой, обеспечивающей впрыскивание топлива непрямую в цилиндры.

Постоянный рост требований в части охраны труда и соблюдения экологических стандартов объясняет еще одно важное направление улучшения ТНВД. В современных условиях произошло вытеснение механических топливных насосов устройствами, оснащенными электронной регулировкой подачи горючего. Второй вариант системы впрыска топлива намного экономичнее и сводит к минимуму количество вредных выбросов в атмосферу.

Устройство

Различают несколько видов топливных насосов высокого давления. Несмотря на существенные конструктивные различия, основным рабочим узлом ТНВД является так называемая плунжерная пара. Основной ее задачей является нагнетание давления в топливной системе.

Устройство плунжерной пары включает две детали – поршень или плунжер, давший название рабочему узлу, и втулка или гильза. Принцип работы устройства основан на возвратно-поступательном движении, которое плунжер осуществляет внутри втулки. При этом каналы и клапаны, расположенные внутри ТНВД обеспечивают подачу горючего в полость, размещенную над плунжером, а также его отвод после сжатия и нагнетания давления.

Узел может эффективно работать только при обеспечении высокого уровня герметичности. Для этого рабочие поверхности и поршня, и втулки тщательно обрабатываются, что дало еще одно название плунжерной пары – прецизионная, то есть высокоточная. Еще одно обязательное требование к поршню и втулке – изготовление из крайне прочных марок стали, способной выдержать серьезные нагрузки.

Наличие других конструктивных элементов, деталей и узлов топливного насоса высокого давления зависит от конкретной разновидности устройства. Конструкция наиболее простого и широко распространенного рядного ТНВД предусматривает присутствие следующих деталей:

  • плунжерная пара, подробно описанная выше;
  • специальные канавки, назначение которых – подача горючего к плунжерной паре;
  • кулачковый вал, оснащенный центробежной муфтой, который вращается при помощи ремня ГРМ;
  • толкатели плунжера, передающие энергию, поступающую от кулачкового вала;
  • пружины, предназначенные для возврата плунжера в исходное положение;
  • нагнетательные клапаны, обеспечивающие движение топлива в нужном для эксплуатации двигателя направлении;
  • зубчатые рейки, штуцеры и так называемый всережимный регулятор, активируемый педалью газа.

Некоторые особенности других разновидностей ТНВД описываются ниже. Но независимо от различий в конструкции, принцип работы любых топливных насосов высокого давления примерно одинаков.

Принцип работы

Схема работы рассматриваемой модели топливного насоса напоминает эксплуатацию двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Она включает в себя несколько последовательно реализуемых этапов:

  1. Вращение кулачкового вала с оказанием давления на толкатели плунжера.
  2. Перемещение поршня по втулке.
  3. Увеличение давления топлива, в результате которого открываются нагнетательные клапаны.
  4. Поступление горючего к форсункам через открытые клапаны.
Читать еще:  Stels enduro 250 какой двигатель

Важной особенностью ТНВД выступает попадание в форсунки не всей топливно-воздушной смеси, а только четко определенной дозы. Оставшееся топливо через специальные сливные клапаны возвращается в систему. Наличие центробежной муфты обеспечивает поступление горючего в нужный момент, а присутствие в конструкции всережимного регулятора обеспечивает точное определение необходимого объема смеси. В результате одновременной работы всех узлов топливного насоса высокого давления удается добиться продуктивной работы двигателя при минимально возможном расходе топлива.

Дальнейшего увеличения КПД двигателей, оснащенных ТНВД, позволяет добиться использование электронных систем управления работой топливного насоса. Современные высокоточные датчики контролируют все ключевые параметры системы, к числу которых относятся:

  • изменение положения педали газа;
  • количество оборотов распределительного вала;
  • уровень температуры охлаждающей жидкости;
  • скорость транспортного средства;
  • уровень давления в системе наддува воздуха;
  • изменение положения иглы форсунки и т.д.

Дополнительный плюс ТНВД с электронным блоком контроля и управления – наличие эффективных программ самодиагностики системы. Они позволяют быстро выявлять возникшие проблемы и обеспечивают работу двигателя даже в случае отказа отдельных узлов или деталей.

Классификация

Для классификации ТНВД применяется несколько признаков. По принципу работы различают топливные насосы непосредственного действия и системы, предусматривающие аккумуляторный впрыск. Первая разновидность также делится на два типа – с механическим и пневматическим приводом. Она обеспечивает одновременное осуществление процессов нагнетания давления и впрыска, а потому проще и намного чаще применяется на практике.

Вторая разновидность – топливный насос с гидроаккумулятором – разделяет выполнение накачки топливно-воздушной смеси и ее впрыска в форсунки. Сначала горючее собирается в специальном хранилище, который и называется аккумулятором, после чего передается для сжигания. В результате повышается эффективность работы двигателя, но при этом заметно усложняется конструкция ТНВД. Последний аргумент стал главной причиной того, что насосы с гидроаккумулятором не относятся к числу популярных.

Второй классифицирующий признак – конструктивные особенности насоса. В соответствии с ними принято различать три типа ТНВД:

  1. Рядные. Наиболее простая и надежная конструкция, предусматривающая наличие нескольких ниш или секций, каждая из которых предназначена для подачи топлива в одну форсунку двигателя. При этом плунжерные пары размещаются в ряд, что и дало название агрегату. Сегодня такая разновидность ТНВД применяется исключительно на грузовых автомобилях, что объясняется надежностью и низким уровнем требований к качеству топлива. Однако, из-за больших габаритов и невысокого, по сравнению с альтернативными вариантами, КПД, установка на легковые авто прекращена в 2000 году.
  2. Распределительные. Данная разновидность насоса предполагает наличие одного или двух плунжеров, количество которых определяется объемом двигателя. Благодаря особенностям конструкции, этого оказывается вполне достаточно для обслуживания цилиндров, число которых варьируется в пределах от 4 до 12. В результате, достигается уменьшение массы и размеров ТНВД, что позволяет использование на двигателях легковых авто. Основной минус – сравнительная недолговечность насосов распределительного типа.
  3. Магистральные. ТНВД этого типа предусматривает систему подачи топлива Common Rail, которая стала в последние годы одной из наиболее востребованных. Главная особенность – накапливание топлива перед поступлением к форсункам в специальной рампе. Основное достоинство магистральных ТНВД – высокий уровень давления (свыше 180 МПа), благодаря которому достигается более эффективное сжигание горючего, обеспечивающее рост КПД при снижении расхода топлива.

Частые неисправности

Несмотря на достаточно серьезные конструктивные различия между разновидностями топливных насосов высокого давления, их эксплуатация сопровождается необходимостью выполнение ряда обязательных требований. Первое и главное из них – использование топлива, соответствующего характеристикам конкретной модели насоса.

Второе необходимое условие – своевременное и регулярное техническое обслуживание агрегата. Третье требование – применение в процессе эксплуатации качественных смазочных материалов.

Невыполнение любого из перечисленных условий приводит к необходимости дорогостоящего и весьма трудоемкого ремонта, что связано со сложностью конструкции ТНВД и, как следствие, большим объемом работ по снятию плунжерной пары или других пришедших в негодность деталей. Наиболее частыми неисправностями топливного насоса высокого давления являются:

  • увеличение количества образуемого в ходе выхлопа дыма;
  • повышенный расход топлива;
  • снижение мощности двигателя;
  • возникновение посторонних шумов;
  • трудности с запуском двигателя;
  • скачки такого важного показателя, как количество оборотов.

Несмотря на внушительный перечень возможных неисправностей, необходимо отметить, что качественно изготовленный ТНВД при грамотной эксплуатации является надежным и долговечным устройством. Следование приведенным выше рекомендациям и правильное использование топливного насоса гарантирует экономичную и эффективную работу двигателя в течение всего нормативного срока службы.

Устройство и принцип работы топливного насоса высокого давления. Виды и типы ТНВД

Насос высокого давления, а другими словами ТНВД, отвечает за своевременный впрыск под давлением топлива через форсунки в цилиндры. Основа и принцип работы топливного насоса — это плунжерная пара, представляющая собой плунжер и втулку, между которыми существует минимальный зазор.

  • Виды топливного насоса высокого давления
    • Топливный насос бензинового двигателя
    • Распределительный насос дизельного двигателя
    • Рядный топливный насос высокого давления
  • Магистральный ТНВД

Виды топливного насоса высокого давления

Различают, следующие типы насосов высокого давления:

  1. Бензиновые двигатели, с прямым впрыском топлива.
  2. Дизельные двигатели, различают:
    • распределительный (имеет один плунжер, распределяющий топливо);
    • рядный (для каждого цилиндра своя плунжерная пара);
    • магистральный (нагнетает топливо сначала в рампу, а потом в цилиндр).

Топливный насос бензинового двигателя

Насосы высокого давления встречаются, как на дизельных, так и на бензиновых ДВС. ТНВД бензиновых агрегатов имеют систему прямого (непосредственного) впрыска, то есть бензин впрыскивается прямиком в цилиндры. Пример такого двигателя — Mitsubishi GDI, ранее мы уже писали о системе впрыска GDI.

При его эксплуатации обязательно следует заправлять самым высокооктановым топливом, производители не советуют использовать различные присадки к топливу, чтобы ТНВД нагнетал бензин с необходимым для корректной работы и нужной производительности давлением. Устройство ТНВД бензинного двигателя рассмотрим на примере движка GDI.

На рисунке выше показан ТНВД бензинового двигателя GDI, состоит из:

  1. Клапан-регулятор низкого давления
  2. Регулятор частоты вращения
  3. Штуцер с дросселем для выхода топлива
  4. Распределительная головка
  5. Насос низкого давления
  6. Автомат опережения впрыскивания топлива
  7. Внутренняя полость насоса
  8. Электромагнитный клапан остановки топлива

Основной причиной выхода из строя бензинового ТНВД служит низкое качество топлива на автозаправках. Что подвержено износу? Сначала образуются потертости на барабане, если заглянуть внутрь, видно характерную красноватость, похожую на ржавчину. Хорошо заметны потертости и на плунжерах. Первыми тревожными звоночками о нарушении правильной работы ТНВД служат снижение мощности и приемистости двигателя. Позже двигатель перестаёт заводиться. Во-избежании сложного и дорогого ремонта, владельцу данного агрегата, советуем сразу ехать в автосервис.

Распределительный насос дизельного двигателя

Используется на легковых авто, производства компаний Bosch, Denso, Delphi и прочее. Этот тип ТНВД отличается от рядных насосов тем, что они имеют всего один, два плунжера на цилиндры ДВС. Они занимают меньше места и легче весят, минусом таких насосов является недолговечность комплектующих деталей.

Насосы данного типа имеют разновидности конструкции привода плунжера. Он может быть внешним, внутренним или торцевым. Внешний тип привода используют на отечественных машинах, хотя внешний и торцевой характеризуются большей надежностью и долгой эксплуатацией. В них в отличие от внешнего кулачкового привода нет нагрузки узлы вала.

Основа распределительного ТНВД — это плунжер, который совершая движение, распределяет солярку по цилиндрам ДВС. Движется плунжер за счет вращения шайбы, обходящей кольцо по роликам. Она жмёт на плунжер, выполняя тем самым давление топлива. Чтобы плунжер вернулся в исходное положение, на него давит пружина.

Для подачи топлива на плунжеры необходимо небольшое давление, в ТНВД давление создается топливоподкачивающим насосом, который стоит на приводном валу. В зависимости от конструкции топливоподкачивающий насос, может быть роторно-лопастным, шестерным и др. Система смазки ТНВД производится дизельным топливом.

Регулируется количество подачи топлива разными методами. Первый способ — это электромагнитный клапан. Механически, количество подаваемого топлива определяют включением муфты воздействующей на дозатор через рычаги. Опережение впрыска регулируется с помощью поворота кольца на данный угол. Работа распределительного насоса включает следующие манипуляции, впускает топливо в надплужерное пространство, а после нагнетает и подаёт определённое количество топлива в цилиндры.

Рядный топливный насос высокого давления

Рядные ТНВД надёжны в эксплуатации, имеют общую с двигателем систему смазки — моторным маслом, можно использовать на низкокачественном топливе. Не используют на легковых машинах с 2000-ых годов.

Рядный топливный насос высокого давления состоит из:

  1. Корпус нагнетательного клапана
  2. Проставка
  3. Пружина нагнета тельного клапана
  4. Гильза плунжера
  5. Конус нагнетательного клапана
  6. Впускное и распределительное отверстия
  7. Регулирующая кромка плунжера
  8. Плунжер
  9. Регулирующая втулка плунжера
  10. Поводок плунжера
  11. Пружина плунжера
  12. Тарелка пружины
  13. Роликовый толкатель

Число плунжерных пар соответствует количеству цилиндров, корпус насоса имеет специальные канальцы подводящие топливо. Движение плунжера происходит от кулачка, который перемещается за счёт коленвала. Специальные пружины плотно прижимают плунжеры к кулачкам. При движении плунжера, то открывается, то закрывается впускное и выпускное отверстие, благодаря давлению в системе, открывается нагнетательный клапан и соляра поступает на форсунку. Отрегулировать количество подаваемого на форсунки топлива можно, как механическим путём, так и электронным способом.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя тойота королла 110

Момент подачи дизеля зависим от частоты вращения коленвала. Механически, изменяется муфтой, внутри которой находятся грузики, расположенной на кулачковом валу. Когда увеличиваются обороты, грузики расходятся и вращают кулачковый вал. От количества оборотов изменяется и количество впрыска топлива.

Магистральный ТНВД

Магистральный топливный насос бывает 1, 2 или 3-ёх плунжерным. Привод плунжера состоит из шайбы и вала, благодаря вращению которых плунжер перемещается вперёд-назад, плунжер опускается и расширяется камера, благодаря этому давление в ней уменьшается, открывается впускной клапан и топливо попадает в камеру сгорания. При обратном перемещении плунжера, клапан впуска закрывается.

Отличительная особенность магистральных ТНВД заключается в том, что топливо сначала накапливается в рампе и только потом поступает в форсунки. Давление подачи дизельного топлива при этом может достигать 200 MPa. ТНВД настраивается на определенное давление, при котором приходит в действие выпускной клапан, пропускающий топливо в рампу. Подача топлива регулируется топливным клапаном управляемым электроникой.

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.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector