0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя

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.

Диагностика и ремонт топливных насосов высокого давления (ТНВД)

Топливная система — один из самых сложных в ремонте участков дизельного двигателя. В дизельных двигателях топливный насос высокого давления представляет собой один из самых сложных механизмов соответствующей системы. Задача механизма — подача под определенным давлением топлива в цилиндры дизеля. Регулировка количества подаваемого топлива происходит автоматически. В зависимости от способа впрыска насосы бывают непосредственного действия, а также с аккумуляторным впрыском. Также они бывают распределительными, многосекционными, рядными.

Несмотря на все преимущества дизеля перед другими типами двигателей, его экономичность и экологическое превосходство, высокий крутящий момент и мощность, дизельный двигатель имеет одно серьезное слабое место.

Речь идет о высокой чувствительности механизмов топливной системы двигателя к качеству топлива. То же подтверждает статистика: больший процент неисправностей дизеля приходится на долю топливной системы. Чаще всего возникает необходимость ремонта ТНВД процедура эта довольно дорогостоящая и требует высокого мастерства от исполнителя.

Неисправности ТНВД могут стать причиной более серьезных поломок силового агрегата, а также его полного выхода из строя.

Признаки неисправности ТНВД дизеля

Существует несколько ключевых признаков неисправности топливной системы у дизельных силовых агрегатов:

перебои в работе двигателя;

падение его мощности;

Остановимся подробнее на каждом из этих пунктов.

Перебои в работе

Неравномерная работа силового агрегата может быть связана с тем, что в топливо попала вода. Другая вероятная причина — подсос воздуха в топливную систему. Кроме того, двигатель может работать неравномерно в результате того, что секции насоса неравномерно подают топливо. Наконец, плохое распыливание топлива или заедание иглы у распылителя также может стать причиной появления такого симптома.

Снижение мощности

Если мощность двигателя падает, а дымления нет, вероятнее всего причиной неисправности является износ насоса или засорение фильтра. Из-за этого топливо в цилиндры подается в недостаточном объеме, что приводит к снижению мощности силового агрегата.

Симптомы неисправности ТНВД, связанные с появлением дыма, являются одними из самых распространенных. Здесь важно учесть, что разный по цвету дым указывает на разные проблемы с топливной аппаратурой.

Если из выпускной трубы появляется белый дым, это может быть вызвано следующими причинами:

плохое распыливание топлива;

в топливную систему подсасывается воздух;

в цилиндры попала вода;

угол начала подачи топлива неправильно установлен.

Появление черного дыма указывает на то, что регулировка топливного насоса нарушена, есть недостаток воздуха, угол начала подачи топлива является малым. Если, напротив, угол начала подачи топлива является большим, в верхней части блока появляется резкий стук.

Еще один признак неисправности — резкое изменение числа оборотов двигателя. Оно может быть вызвано нарушенной работой регулятора либо тем, что плунжер топливного насоса заедает в положении максимальной подачи топлива.

Основные неполадки механического насоса низкого давления

Лопается основная (центральная) пружина. Как это влияет на работу автомобиля? При работе автомобиля на низких оборотах распредвал давит, и насос потихоньку начинает качать топливо, но, при увеличении оборотов шток насоса не успевает возвращаться в исходное положение и насос перестает качать. На выходе имеем, что машина вроде бы работает, но при движении топливо не поступает и машина просто перестает ехать, останавливается. Определить эту неисправность можно по характерному звенящему звуку внутри насоса, если его потрясти.

Ослабления пружин клапанов. У любого насоса низкого давления внутри есть небольшие пластиковые клапаны, которые прижимаются тонкими маленькими пружинками. Ввиду ослабления этих пружин клапаны перестают держать, вследствие этого наш насос начинает плохо работать. Для определения данной неисправности необходимо на вход насоса (место, откуда всасывает насос) налить топливо, до края. После этого мы начинаем нажимать на шток насоса. При нажатии появляются пузыри воздуха, после чего, отпуская шток топливо всасывается. В исправном насосе, пузырей быть не должно.

Течь топлива. Ещё одной неисправностью может быть течь топлива через шток насоса. К сожалению, определить это можно только визуальным осмотром самого насоса.

Грязь внутри насоса. Несмотря на то, что в автомобиле стоит множество фильтров, в том числе и топливный, еще одной причиной поломки насоса низкого давления может стать обычная грязь, которая скапливается внутри него. Чаще всего из-за плохого топлива. Устранение этой неисправности решается простой прочисткой насоса.

Плохое обращение. На некоторых типах насосов, особенно американских, есть так называемые керамические шейки, которые ввиду механических повреждений просто напросто обламываются. Данное повреждение не подлежит ремонту, единственным решением является полная замена насоса.

Износ седла. Помимо уже рассмотренных нами клапанов в насосе имеются специальные уплотнители, или же сёдла. По причине грязи в топливе, данные сёдла очень сильно изнашиваются, что приводит к потере герметичности. Решение этой проблемы это замена уплотнителя, либо покупка нового насоса.

Стоит отметить, что далеко не всегда поломки данного агрегата связаны именно с этим. Но в любом случае основными способами защиты насоса от поломок является своевременное техническое обслуживание, использование качественного топлива и бережное обращение с автомобилем.

Неполадки электрического насоса высокого давления

Данная разновидность насосов применяется практически на всех современных автомобилях, так как использовать механический насос, нецелесообразно, а временами и просто невозможно. Самая простая разновидность представляет собой сам насосный механизм, топливный фильтр, датчик расхода, электрический мотор, топливозаборник.

Все эти элементы собраны в едином корпусе и неисправность одного из них сказывается на работе всего насоса. Основной причиной поломки данного типа насосов является поломка крыльчатки, которая расположена внутри насоса. Из-за поломки лопаток данного устройства работа насоса становится невозможной.

К сожалению, починить при такой поломке крыльчатку нельзя, единственный выход это замена самого насоса. Как и в случае с механическим насосом причиной поломки может быть грязь в топливе, которая со временем забивает топливный фильтр, тем самым частично перекрывая подачу топлива. Учитывая, что наш насос электрический, поломка может заключаться в проводке.

Со временем провода окисляются, и контакт между ними становится хуже. В результате этого реле насоса не может полноценно функционировать. Решением этой проблемы является простейшая зачистка проводов. Пожалуй, самой сложной в определении причиной поломки является перегрев насоса.

Это происходит, когда в баке остается мало топлива, что приводит к плохому охлаждению и недостаточной смазке насоса. Малое количество смазки в насосе приводит к увеличению трения между деталями, в результате чего срок их службы сокращается.

Для того чтобы самостоятельно определить неисправность, необходимо своевременно проводить технический осмотр всех агрегатов машины. Делать это желательно в специальных сервисах, так как новичку самостоятельно провести диагностику топливной системы сложно.

Да и опытный водитель не всегда сможет сделать это. И чаще всего проблемы вылезают в ходе эксплуатации машины. Основные признаки это: повышение тона звука двигателя, проблемы непосредственно с запуском двигателя и потеря мощности двигателя в целом.

Причины возникновения неисправностей

Износ деталей является главной причины неисправности насоса;

Попадание воды в топливную систему;

Попадание микрочастиц пыли в горючее, а затем в топливную систему.

Все этим причины могут вызвать серьезные неполадки в топливной аппаратуре и привести к необходимости ремонта.

Для предупреждения возникновения неисправностей в топливной системе следует проходить регулярный технический осмотр и диагностику работы ТНВД. Иногда требуется внеплановое вмешательство специалиста, так как в работе автомобиля ощущаются следующие неполадки:

увеличился расход топлива;

заметна утечка горючего;

пропадает подача топлива от ТНВД к форсунке;

появляются посторонние шумы при работе ТНВД;

заметна повышенная дымность из глушителя;

работа двигателя характеризуется неравномерностью, неровностью;

затруднен запуск двигателя;

наблюдается ненормальное поведение мотора при нажатии педали газа.

При возникновении вышеперечисленных неисправностей требуется диагностика ТНВД, замена деталей, вышедших из строя. Как правило, специалисты автосервисов производят два вида ремонта ТНВД: текущий и капитальный.

Зачастую разборка ТНВД сопровождает оба варианта ремонта насоса. Для того чтобы ремонт, разборка ТНВД принесли ожидаемый, положительный результат, рекомендуется обращаться за помощью к специалистам. Разборка насоса самостоятельно может привести к самым нежелательным последствиям, вплоть до полных замены механизмов.

Диагностика ТНВД

До того, как будет произведен ремонт ТНВД необходимо провести диагностику аппаратуры вашего автомобиля. Первоначально диагностика дизельной топливной аппаратуры производится на автомобиле. В 80% случаев этого достаточно чтобы найти неисправности и устранить их причины.

Диагностика ТНВД проводится в условиях сервисного центра и необходима для проверки правильности работы всех узлов системы, своевременного распознавания возможных, а также уже имеющихся неполадок, отклонений от нормы в работе двигателя. Для этого сервис-центром применяется современное диагностическое оборудование, оснащенное по последнему слову техники.

В ходе диагностики ТНВД тестируются: показатели работы топливных насосов высокого давления, которые определяются частотой вращения вала как при запуске, так и после прекращения подачи топлива; насколько устойчиво рабочее давление, а также равномерна и ритмична подача топлива насосов, работа форсунок.

Для удобства диагностики топливного насоса высокого давления применяют специальные стенды, которые позволяют быстро и точно выполнять исследование и выявлять возможные неполадки. Они включают встроенные корректор наддува и систему смазки, систему стабилизации скорости, с которой вращается привод, систему прямого электропривода, а также различные комплектующие в виде муфт, кронштейнов, трубок высокого давления (для ТНВД отечественного производства).

ТНВД может тестироваться в нескольких режимах. При номинальном диагностируются такие показатели, как: угол начала нагнетания и угол начала впрыска топлива; правильная очередность подачи по секциям топливного насоса, неравномерность топливной подкачки между секциями, производительность секции в режиме номинальных оборотов вала.

Режим перегрузки подразумевает проверку производительности секции на холостом ходу, контроль частоты вращения кулачкового вала при отсечке топлива, цикловая подача топлива в режиме холостого хода.

При анализе пускового режима контролируются: частота вращения кулачкового вала в тот момент, когда обогреватель автоматически отключается; производительность секции, а также цикловая подача топлива при пусковом режиме вращения.

Периодическая своевременная диагностика ТНВД обеспечит бесперебойную работу всей топливной системы дизельного двигателя и поможет избежать серьезных и финансово затратных проблем.

При появлении любых сбоев в работе топливной аппаратуры обращайтесь к специалистам автосервиса «Желтый бокс». Они смогут максимально точно определить поломку, а также быстро и качественно устранить ее.

Топливный насос высокого давления (ТНВД): принцип работы, виды и неисправности

Дизельный двигатель работает на тяжёлом топливе, которое в обычных условиях практически не испаряется. Поэтому для обеспечения полного сгорания в цилиндрах дизеля, горючее необходимо максимально качественно распылить форсункой прямого впрыска. Для этого создаётся перепад давления, измеряемый сотнями атмосфер, что помимо прочего ещё и необходимо из-за высокой степени сжатия такого двигателя.

Следовательно, топливная аппаратура должна быть значительно усложнена по сравнению с обычным бензиновым мотором, даже прямого впрыска. Кроме подкачивающего, ставится ещё и насос высокого давления – ТНВД.

Что из себя представляет топливный насос высокого давления

Общим для всех многочисленных разновидностей ТНВД является значительное механическое сжатие дизтоплива, попадающего между плунжером или аналогичной по назначению деталью с одной стороны и подпружиненным клапаном с другой.

Любую жидкость можно считать практически несжимаемой, солярка не исключение. Поэтому давление может достигать тысяч атмосфер, особенно на современных моторах со сверхтонким распылением и электронным дозированием.

На каких двигателях устанавливается

Помимо дизелей, такие насосы могут применяться в бензиновых с прямым впрыском. Но всё же свойства бензина не требуют настолько значительного сжатия. Компрессия там ниже, да и распылять лёгкое топливо проще.

Не применяются ТНВД в двухтактных дизелях, где горючее смешивается с воздухом в картере перед тактом продувки. Но такие моторы сейчас практически не используются на автомобилях.

Устройство и принцип работы ТНВД

Классический образ насоса высокого давления содержит в своём составе:

  • Поршень в цилиндре, который в подобной технике принято называть плунжером, тем самым подразумевая очень точную подгонку с практически отсутствующим зазором и работу в жидкостной среде;
  • Вал с кулачками, который при вращении давит на плунжеры снизу через толкатели, заставляя их перемещаться с большим усилием, сжимая надплунжерный объём;
  • Каналы, по которым подаётся топливо к плунжерам, с клапанами, срабатывающими на обратном ходе;
  • Штуцеры с металлическими трубками, подающие топливо под давлением к форсункам;
  • Регулирующие рейки, клапаны, дозаторы и прочую аппаратуру.

Для обеспечения конкурентоспособных характеристик двигателей от механики в питающей аппаратуре приходится уходить, передавая регулирующие и распределяющие функции электронике.

Классификация

ТНВД можно различать по организации плунжерной системы, их приводу и способу дозирования топлива

Многоплунжерные (Рядные и V-образные)

Распространённые ранее многоплунжерные насосы схематично имели простую конструкцию, где на каждый плунжер работал свой кулачок вала, а надплунжерное пространство заканчивалось штуцером, соединённым с форсункой отдельного цилиндра двигателя. При набегании кулачка на каждый плунжер давление на форсунке резко нарастало, после чего открывался её клапан и происходил впрыск.

Регулирование количества топлива производилось поворотом плунжеров через рейку, а момент впрыска изменялся центробежной муфтой привода кулачкового вала.

На многоцилиндровых двигателях компактность конструкции обеспечивалась двухрядным расположением плунжерных пар по V-образной схеме с двумя управляющими рейками.

Распределительные

Распределительные насосы имели лишь один плунжер, приводимый в действие кулачковой вращающейся шайбой. Отсечка нужного количества топлива производится поворотом корпуса нагнетающего цилиндра.

Распределяет топливо по форсункам сам поршень, вращаясь вместе с кулачковой шайбой с приводом от двигателя. Получалась очень компактная конструкция, хорошо подходящая к легковым дизелям, но излишне нагруженная, отсюда и недолговечная.

Магистральные (Common Rail)

Наиболее совершенная система имеет в своём составе единый насос, роль которого сводится к созданию и поддержанию давления в общей для всех форсунок рампе. Все функции по своевременному открытию и дозированию подаваемого топлива возлагаются на форсунки.

Форсунка системы Common Rail представляет собой электрически управляемый клапан, который способен очень быстро открываться и полностью закрываться, находясь под значительным давлением.

Приводится клапан управляющим давлением, а открывается электрическим сигналом от блока управления. Используются как электромагнитные, так и пьезоэлектрические инжекторы, что ещё больше увеличивает быстродействие.

Стало возможным применять многократный впрыск за один рабочий такт, разделив питание цилиндра на предварительное (пилотное) и несколько основных. Всё это влияет на экономичность и чистоту выхлопа.

Само устройство насоса базируется на том же принципе сжатия топлива плунжером через систему из двух клапанов. Привод может быть, как кулачковым валом, так и шайбой. Количество плунжеров разное, причём на частичных нагрузках некоторые не задействованы.

Признаки неисправности ТНВД

Всякая проблема с ТНВД ведёт к нарушению оптимального горения в цилиндрах. Отсюда и внешние проявления, подобные таковым в любом двигателе внутреннего сгорания:

  • снижение мощностных и динамических показателей;
  • дымность выхлопа;
  • неуверенный запуск холодного или нагретого двигателя;
  • увеличенный расход дизельного топлива;
  • жёсткая работа и стуки в двигателе.

Практически все неисправности могут быть связаны с насосом или форсунками, поэтому проверка должна носить комплексный характер.

Внутренние поломки насоса высокого давления и их причины

ТНВД очень чувствительны к качеству топлива, особенно к наличию в его составе твёрдых включений, серы и воды. Несмотря на тщательную многоступенчатую фильтрацию полностью избежать повышенного износа не всегда удаётся.

Снижение давления становится следствием износа плунжерных пар. Топливо плохо распыляется, двигатель дымит и работает жёстко. Возможны отклонения по отдельным цилиндрам, что приводит к росту вибронагруженности.

Износ и подклинивание регулирующего механизма может стать причиной отклонений в настройке момента впрыска, что для дизеля равносильно изменению опережения зажигания бензиновых моторов.

Диагностика и ремонт ТНВД

Проверка топливной аппаратуры дизеля требует специализированного оборудования, своими силами можно лишь грубо убедиться в элементарной работоспособности, например, ослабляя штуцеры питания форсунок на старых механических насосах.

Современный ТНВД, да ещё с электрическим приводом, без диагностической аппаратуры не проверить. Надо располагать манометром для очень высокого давления, порядка двух тысяч атмосфер, сканером, опрашивающим датчики и сверяющим показатели с номинальными, форсуночным стендом.

Главное – знать взаимодействие всех узлов системы подачи топлива. Иначе отклонение в работе какого-нибудь клапана может стать причиной выбраковки дорогостоящего насоса.

На стенде насос выводится в калибровочный режим с прокачкой жидкости, строго нормированной по параметрам и очищенной. От качества топлива тоже многое зависит.

Замеряется давление и параметры расхода, их соответствие табличным во всех тестовых режимах. Только после этого выдвигаются версии и производится ремонт или замена.

Топливный насос высокого давления (ТНВД): виды, устройство, принцип работы

Топливный насос (сокращенно ТНВД) предназначен для выполнения следующих функций — подачи горючей смеси под высоким давлением в топливную систему ДВС, а также регулирования его впрыска в определенные моменты. Именно поэтому топливный насос считается наиболее важным устройством для дизельных и бензиновых двигателей.

Преимущественно ТНВД применяются, конечно же, в дизельных двигателях. А в бензиновых двигателях ТНВД встречаются лишь в тех агрегатах, на которых используется система непосредственного впрыска топлива. При этом насос в бензиновом двигателе работает куда с меньшей нагрузкой, поскольку такое высокое давление, как в дизеле не требуется.

Основные конструктивные элементы топливного насоса — плунжер (поршень) и цилиндр (втулка) малого размера, которые объединяются в единую плунжерную систему (пару), изготовленную из высокопрочной стали с большой точностью.

На самом деле изготовление плунжерной пары довольно трудная задача, требующая специальных высокоточных станков. На весь Советский союз был, если не изменяет память, всего один завод, на котором изготавливались плунжерные пары.

Как делают плунжерные пары в нашей стране сегодня можно увидеть в этом видео:

Между плунжерной парой предусматривается очень маленький зазор, так называемое прецизионное сопряжение. Это отлично показано в видео, когда плунжер очень плавно, с зависанием под действием собственного веса входит в цилиндр.

Итак, как мы уже сказали ранее, топливный насос применяется не только для своевременной подачи горючей смеси в топливную систему, но и для распределения его через форсунки в цилиндры в соответствии с типом двигателя.

Форсунки – связующее звено в этой цепи, поэтому они соединены с насосом трубопроводами. С камерой сгорания форсунки соединяются нижней распылительной частью, оснащенной небольшими отверстиями для эффективного впрыска топлива с дальнейшим его воспламенением. Определить точный момент впрыска ТС в камеру сгорания позволяет угол опережения.

Типы топливных насосов

В зависимости от особенностей конструкции различают три основных типа ТНВД – распределительный, рядный, магистральный.

Рядный ТНВД

Этот тип топливного насоса высокого давления оснащается плунжерными парами, расположенными рядом друг с другом (потому и такое название). Их количество строго соответствует количеству рабочих цилиндров двигателя.

Таким образом, одна плунжерная пара обеспечивает подачу топлива в один цилиндр.

Пары устанавливаются в насосном корпусе, в котором предусмотрены каналы входа и выхода. Запускается плунжер при помощи кулачкового вала, соединенного, в свою очередь, с коленвалом, от которого и передается вращение.

Кулачковый вал насоса, при вращении кулачками воздействует на толкатели плунжеров, заставляя их двигаться внутри втулок насоса. При этом поочередно открываются и закрываются впускные и выпускные отверстия. При движении плунжера вверх по втулке создается давление, необходимое для открывания нагнетательного клапана, через который топливо под давлением направляется по топливопроводу к определенной форсунке.

Момент подачи топлива и регулировка его количества, необходимого в конкретный момент времени может осуществляться либо с помощью механического устройства, либо с помощью электроники. Такая регулировка нужна для корректировки подачи топлива в цилиндры двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (оборотов двигателя).

Механическое управление обеспечивается за счет использования специальной муфты центробежного типа, которая закреплена на кулачковом валу. Принцип действия такой муфты заключен в грузиках, которые находятся внутри муфты и имеют возможность перемещаться под действием центробежной силы.

Центробежная сила изменяется с ростом (или уменьшением) величины оборотов двигателя, благодаря чему грузики либо расходятся к внешним краям муфты, либо снова сближаются к оси. Это приводит к смещению кулачкового вала относительно привода из-за чего и изменяется режим работы плунжеров и, соответственно, при увеличении частоты вращения коленвала двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, а поздний, как вы догадались, при снижении оборотов.

Рядные топливные насосы весьма надежны. Их смазка осуществляется моторным маслом, поступающим из системы смазки двигателя. Они совершенно не привередливы к качеству топлива. На сегодняшний день применение таких насосов из-за их громоздкости ограничено грузовыми автомобилями средней и большой грузоподъемности. Примерно до 2000 года они применялись и на легковых дизельных моторах.

Распределительный ТНВД

В отличие от рядного насоса высокого давления, у распределительного ТНВД может быть либо один, либо два плунжера в зависимости от объема двигателя и, соответственно, необходимого объема топлива.

И эти один или два плунжера обслуживают все цилиндры двигателя, которых может быть и 4, и 6, и 8, и 12. Благодаря своей конструкции, в сравнении с рядными ТНВД, распределительный насос более компактен и меньше весит, и при этом способен обеспечить более равномерную подачу топлива.

К основному недостатку данного типа насосов можно отнести их относительную недолговечность. Распределительные насосы устанавливаются только в легковые автомобили.

Распределительный ТНВД может оснащаться различными типами приводов плунжера. Все эти типы привода являются кулачковыми и бывают: торцевыми, внутренними, внешними.

Наиболее эффективными считаются торцевые и внутренние приводы, которые лишены нагрузок, создаваемых давлением топлива на приводной вал, вследствие чего они служат несколько дольше, нежели насосы с внешним кулачковым приводом.

Кстати, стоит отметить, что импортные насосы фирм Bosch и Lucas, наиболее часто использующиеся в автомобилестроении оснащены именно торцевым и внутренним приводом, а внешний привод имеют насосы серии НД отечественного производства.

Торцевой кулачковый привод

В этом типе привода, используемом в насосах Bosch VE, основным элементом является распределительный плунжер, предназначенный для создания давления и распределения топлива в топливных цилиндрах. При этом плунжер-распределитель совершает вращательные и возвратно-поступательные перемещения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

Возвратно-поступательное перемещение плунжера осуществляется одновременно с вращением кулачковой шайбы, которая, опираясь на ролики, перемещается вдоль неподвижного кольца по радиусу, то есть, как бы обегает его.

Воздействие шайбы на плунжер обеспечивает высокое давление топлива. Возврат плунжера в исходное состояние осуществляется благодаря пружинному механизму.

Распределение топлива в цилиндрах происходит за счет того, что приводной вал обеспечивает вращательные движения плунжера.

Величина подачи топлива может быть обеспечена с помощью электронного (электромагнитный клапан) или механического (центробежная муфта) устройства. Регулировка осуществляется за счет поворота на определенный угол неподвижного (не вращающегося), регулировочного кольца.

Цикл работы насоса состоит из следующих стадий: закачка порции топлива в надплунжерное пространство, нагнетание давления за счет сжатия и распределение топлива по цилиндрам. Затем плунжер возвращается в исходное положение и цикл повторяется заново.

Внутренний кулачковый привод

Внутренний привод применяется в распределительных ТНВД роторного типа, например, в насосах Bosch VR, Lucas DPS, Lucas DPC. В таком типе насоса подача и распределение топлива осуществляется посредством двух устройств: плунжера и распределительной головки.

Распределительный вал оснащается двумя противоположно-расположенными плунжерами, которые обеспечивают процесс нагнетания топлива, чем меньше расстояние между ними, тем выше давление топлива. После нагнетания давления топливо устремляется к форсункам по каналам распредголовки через нагнетательные клапана.

Подачу топлива к плунжерам обеспечивает специальный подкачивающий насос, который может отличаться в зависимости от типа своей конструкции. Это может быть либо шестеренчатый насос, либо роторно-лопастной. Подкачивающий насос находится в корпусе насоса и приводится в действие приводным валом. Собственно, он прямо на этом валу и установлен.

Распределительный насос с внешним приводом рассматривать не будем, поскольку, скорее всего, их звезда близка к закату.

Магистральный ТНВД

Такой вид топливного насоса применяется системе подачи топлива Common Rail, в которой топливо перед тем, как поступить к форсункам сначала накапливается в топливной рампе. Магистральный насос способен обеспечить высокую подачу топлива — свыше 180 МПа.

Магистральный насос может быть одно-, двух- или трехплунжерным. Привод плунжера обеспечивается кулачковой шайбой или валом (тоже кулачковым, разумеется), которые в насосе совершают вращательные движения, проще говоря, крутятся.

При этом в определенном положении кулачков, под действием пружины плунжер перемещается вниз. В этот момент происходит расширение компрессионной камеры, за счет чего в ней снижается давление и образуется разряжение, которое заставляет открыться впускной клапан, через который топливо проходит в камеру.

Поднятие плунжера сопровождается увеличением внутрикамерного давления и закрытием клапана впуска. При достижении давления, на который настроен насос, открывается выпускной клапан, через который топливо нагнетается в рампу.

В магистральном насосе управление процессом подачи топлива реализуется дозирующим топливным клапаном (который приоткрывается или закрывается на необходимую величину) при помощи электроники.

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.

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.

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя

Топливный насос высокого давления (ТНВД) дизельного двигателя (а также бензиновых двигателей, оснащенных системой непосредственного впрыска топлива) является одним из наиболее сложных узлов системы топливоподачи дизельных двигателей.

Топливные насосы предназначены для подачи в цилиндры дизеля под определенным давлением и в определенный момент точно отмеренных порций топлива, соответствующих данной нагрузке. 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 распыливания 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 распыливание 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»).

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 (5), а редукционный клапан (1) поддерживает стабильное давление на входе в насосную секцию ТНВД, которая расположена в корпусе (4).

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

Основные части ТНВД:

  • 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: Вращение 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

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: 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: 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

ТНВД: как устроены и почему ломаются

ТНВД: как устроены и почему ломаются

Топливный насос высокого давления – обязательный и сложный компонент дизельного двигателя. Изначально ТНВД брал на себя практически все функции по подаче топлива в камеры сгорания: создавал необходимое давление и распределял топливо по форсункам. Эти задачи выполняли и выполняют насосы рядного и распределительного типа. Рядные ТНВД применялись на моторах легковых автомобилей, созданных до 2000 года. Насосы такого типа неприхотливы и выносливы, смазываются моторным маслом, но громоздки (количество плунжеров в них равняется количеству цилиндров двигателя), имеют большие потери на внутреннее трение и не способны создать достаточно высокого давления для эффективного распыления топлива.

Распределительные ТНВД устанавливаются на дизельные двигатели с количеством цилиндров от 3 до 6. В отличие от рядных ТНВД, в конструкции распределительных ТНВД присутствует лишь один или два плунжера, обеспечивающих топливом все цилиндры двигателя. Такой насос легче, компактнее, обеспечивает одинаковое давление и количество топлива для всех цилиндров двигателя. Моторы с распределительным ТНВД экономичнее, тише и мощнее. Однако они более требовательны к качеству топлива.

Самый современный вариант ТНВД – это магистральный насос. Он избавлен от функции распределения топлива по форсункам. Вместо этого, он накачивает дизтопливо в общую топливную магистраль (рампу, Common Rail), представляющую собой металлическую трубку, запаянную с обеих сторон. Каждая из форсунок двигателя соединена с рампой отдельным топливопроводом.

Магистральный насос имеет в своей конструкции до трех плунжеров (в самых современных типах – один плунжер), способных нагнетать в рампу топливо под давлением до 180 МПа. Также существуют магистральные насосы роторного типа. ТНВД системы Common Rail еще легче и компактнее, имеют минимальные потери на внутреннее трение, создают высокое давление топлива, необходимое для его быстрого и максимального распыления. Такие ТНВД созданы с очень высокой точностью, их плунжеры смазываются топливом, а потому очень требовательны к качеству и чистоте топлива.

В поисках неполадки

Часто такие симптомы как плохой и неуверенный запуск мотора, падение мощности и увеличение расхода топлива относят именно к системе Common Rail. Такой «быстрый диагноз» ставят неопытные или нечестные диагносты. На самом деле правильно проводить комплексную компьютерную диагностику двигателя, контролируя параметры наддува, подачи топлива, характеристики давления в топливной системе, параметры расходомера, характеристики системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) и заслонок системы изменения турбулентности во впускном коллекторе. Также часто к такой проблеме как невозможность запуска двигателя (при том, что стартер «крутит»), на первый взгляд вызванной топливной системой, приводят вышедший из строя датчик положения распредвала или коленвала, а также перескок ремня или цепи ГРМ (такое запросто случается при попытках завести мотор с «толкача» или со «шнурка»). В любом случае, мастер-диагност при поиске проблемы с дизельным двигателем должен не только уметь подключить диагностический сканер, но также просто обязан уметь пользоваться осциллографом, вакууметром и знать, к чему их подключать для проверки параметров всех систем двигателя.

Причины неполадок с ТНВД

Дизельная аппаратура это не только насос и форсунки, но и ряд вспомогательных и регулирующих систем. Довольно часто проблемы с Common Rail возникают из-за недостаточной производительности подкачивающей системы, которая должна подавать к ТНВД топливо под давлением в несколько бар. Дизельный двигатель может не заводиться или неуверенно работать из-за поломки подкачивающего насоса, загрязнения топливозаборника или неполадок регулятора низкого давления.

Кроме того, большинство проблем дизельной аппаратуры типа Common Rail связано с неисправностью регулирующего клапана (клапана потока (SCV)), который размещен на корпусе ТНВД. Если причина поломки или неполадки действительно кроется в клапане, его можно заменить на новый или перебрать, заменив изношенные детали. Чаще всего из-за износа приходится менять шток клапана с сердечником.

Внутренние поломки ТНВД Common Rail связаны с некачественным топливом, а именно с содержащимися в нем примесями и водой. Из-за этих факторов происходит подклинивание плунжера и клапанов, обеспечивающих циркуляцию топлива. Кроме того может ускориться износ втулок и сальников приводного вала ТНВД. В самом тяжелом случае может начаться внутренняя коррозия деталей насоса.

Также нередки случаи потери герметичности корпуса ТНВД: уплотнительные кольца крышек корпуса или фланца начнут пропускать топливо. Кстати, корпуса самых современных ТНВД Common Rail сделаны практически неразборными: они обходятся без крышек и стаканов, в которых работают плунжеры. Это повышает прочность корпуса, избавляет от проблемы с потерей герметичности, в таком ТНВД даже меньше деталей. Но если плунжер «завис», придется менять и дорогостоящий корпус насоса.

В любом случае ремонту ТНВД обязательно должна предшествовать компьютерная и инструментальная диагностика. Если по итогам диагностики в поломке виноват насос, его снимают с двигателя и диагностируют на специальном стенде, предназначенном для ремонта и настройки элементов дизельного впрыска. Стоимость ремонта ТНВД составляет минимум 100 бел. рублей.

Что такое ТНВД и его роль в работе двигателя

Топливный насос высокого давления (Injection pump в английских источниках) — узел системы питания автомобиля. Родоначальник ТНВД — Роберт Бош. Изначально устанавливался исключительно на дизельных силовых агрегатах. На легковых машинах стал использоваться с конца 30‐х годов XX века. Современные автогиганты применяют этот технически сложный блок на бензиновых моторах, имеющих распределенный впрыск топлива.

Что такое ТНВД и для чего он нужен?

ТНВД — что это такое в машине? Условно можно сравнить с сердцем человека — узел, обеспечивающий бесперебойную циркуляцию крови (топлива) по организму (топливной системе). На деле назначение блока несколько шире:

  • точное дозирование подаваемого топлива, где величина порции зависит от нагрузки;
  • нагнетание топлива в форсунки;
  • определение момента впрыска горючего в цилиндры.

Преимущество ТНВД перед карбюратором заключается именно в возможности подачи точно отмеренной порции топливно‐воздушной смеси в камеры внутреннего сгорания. Это решение позволяет снизить расход топлива. Насос напрямую связан с коленчатым валом: при разгоне порции увеличиваются, при падении оборотов — уменьшаются.

Так как работа дизельных агрегатов сопряжена с высокими нагрузками, то подача солярки производится под высоким давлением, обеспечивающим полное сгорание. Бензиновые моторы работают при значительно меньшей нагрузке. Поэтому использование топливного насоса целесообразно в системах с прямым впрыском горючего (не имеющих впускного коллектора).

Подводя промежуточный итог, можно сказать: что такое ТНВД в автомобиле — это способ увеличить КПД двигателя, снизить расход потребления топлива.

Устройство и принцип работы

Схематически устройство простого рядного ТНВД можно представить следующим образом:

  • поршень (плунжер), сопряженный с цилиндром (втулкой), которые работают как единое целое — плунжерная пара;
  • канавки для подачи топлива к плунжерным парам;
  • кулачковый вал с центробежной муфтой; вращение вала происходит посредством ремня ГРМ;
  • толкатели плунжера, на которые давит кулачковый вал;
  • возвратные пружины, обеспечивающие возврат плунжера;
  • клапаны нагнетательные;
  • штуцеры;
  • рейки зубчатые;

  • всережимный регулятор, который активируется педалью газа.
  • Представляя устройство узла, несложно понять его принцип работы, схожий с работой двухтактного ДВС:

    • вращается кулачковый вал;
    • кулачки вала давят на толкатели плунжера;
    • происходит движение плунжера по цилиндру;
    • повышение давления приводит к открытию нагнетательных клапанов;
    • топливо поступает через клапан к форсункам.

    Конструкция насоса предусматривает подачу к форсункам не всей воздушно‐топливной смеси, но только строго определенной порции. Остатки отправляются в сливные клапаны. Центробежная муфта обеспечивает подачу дизельного горючего в конкретный момент. Всережимный регулятор необходим для определения количества смеси: давление на педаль газа увеличивает объем, ослабление — уменьшает.

    От механики к электронике

    Механические насосы постепенно вытесняются агрегатами с электронной начинкой. Устройство и принцип работы узлов отличается тем, что все происходящие в ТНВД процессы регулируются электроникой. Здесь обеспечение максимально точного количества смеси, моментальная реакция на малейшее изменение динамики. Механическим насосам такие параметры недоступны. Электроника позволила снизить циклы нестабильного сгорания топлива, уменьшить нестабильность работы дизеля на холостом ходу.

    Следующий шаг — двухфазный впрыск топлива, обеспечивающий полноту сгорания. Следствие — уменьшение выброса в атмосферу токсичных продуктов и увеличение КПД двигателя. При этом система контролирует:

    • положение педали газа;
    • частоту вращения распредвала двигателя;
    • температуру двигателя (охлаждающей жидкости);
    • скорость движения;
    • величину подъема иглы форсунки;
    • давление наддува воздуха;
    • температуру воздуха на впуске;
    • работу свечей накаливания.

    ТНВД с электронными блоками управления снабжены программами самодиагностики, значительно расширяющими возможности использования насосов. Так, при возникновении ряда отказов система будет работать, обеспечивая движение транспортного средства. Полный отказ происходит при выходе из строя микропроцессоров.

    Виды ТНВД

    В машиностроении используются следующие виды ТНВД:

    • рядные;
    • распределительные;
    • магистральные.

    По принципу действия ТНВД делят:

    • непосредственного действия с механическим приводом плунжера;
    • с аккумуляторным впрыском.

    Конструкция агрегатов различна, но неизменным является основной рабочий узел — плунжерная пара.

    Рядные ТНВД используются на тяжелых и средних грузовиках, активно применяются в машиностроении. Неоспоримое преимущество — способность функционировать на топливе низкого качества. Простота конструкции — это надежность и неприхотливость в обслуживании. В рядных моделях количество плунжерных пар соответствует количеству цилиндров. Недостаток — громоздкость.

    В распределительных насосах одна или две плунжерные пары (зависит об объема двигателя) обслуживают все цилиндры. Такая схема позволяет значительно уменьшить габариты и массу узла и обеспечивает равномерную подачу топливной смеси. Применяют агрегаты этого типа на легковых автомобилях. Популярные модели — Bosch, Lucas. Распределительные ТНВД различаются по исполнению кулачкового привода: торцевой, внутренний или внешний. Последний вариант практически не производится. Недостаток распределительных насосов — недолговечность.

    Магистральные ТНВД имеют отличную от предыдущих вариантов схему. Нагнетание топлива производится плунжерами (от одного до трех), приводимыми в движение кулачковой шайбой либо валом. Дозирующий клапан отвечает за регулировку подачи топлива. Открытие и закрытие клапана обеспечивается электроникой. Агрегаты этого типа используются в топливной системе Common Rail.

    Как понять, что ТНВД неисправен

    Производители постоянно улучшают качество насосов, проводя испытания агрегатов в сборе и отдельных элементов. Но от возникновения неполадок никто не застрахован. Протестировать ТНВД, напичканный электроникой, без специального оборудования и программного обеспечения не представляется возможным. Как же понять, что проблемы возникли именно с этим узлом? Общие признаки таковы:

    • резкое увеличение расхода топлива;
    • проблемы с запуском двигателя;
    • выхлопные газы черного цвета;
    • едкий запах и повышенная дымность выхлопа;
    • регулярное соскальзывание ремня ГРМ;
    • утечки топлива;
    • падение мощности ДВС;
    • нестабильная работа мотора на холостых обортах.

    Основная причина поломок — загрязнение плунжеров насоса (некачественное топливо, смазка и т. д.). Опасна для микронных допусков плунжера и вода, которая может содержаться в горючем.

    Подводя итоги, можно сказать, что при соблюдении несложных правил эксплуатации (своевременный сервис, использование качественных ГСМ), ТНВД — надежный узел, позволяющий экономно расходовать топливо.

    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.

    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.

    0 0 голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector