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

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.

Виды ТНВД

Существует несколько типов дизельных топливных систем, имеющих разные конструктивные особенности. Это в свою очередь влияет на устройство ТНВД. Так, на дизелях могут использоваться насосы:

• рядные;
• распределительные;
• магистральные.

Несмотря на отличия в конструкции, во всех используется один и тот же основной рабочий узел – плунжерная пара. Именно она обеспечивает нагнетание давления.

Основной рабочий узел

Состоит эта пара из двух частей – поршня (он же плунжер) и гильзы (втулки). Поскольку в узле создается высокое давление, то утечки между составными элементами не допускаются. Поэтому рабочие поверхности поршня и гильзы имеют высокую степень обработки, поэтому не редко пару называют прецизионной.

Плунжерная пара

Суть работы пары построена на возвратно-поступательном перемещении плунжера внутри втулки. При этом посредством каналов или клапанов обеспечивается попадание топлива в надплунжерную полость и отвод его после сжатия.

Работа плунжерной пары

Работает все так: при перемещении поршня вниз открывается канал или клапан подачи (зависит от устройства ТНВД), и топливо закачивается в полость. При передвижении вверх подача прекращается (канал или клапан закрывается) и плунжер начинает сжимать дизтопливо. При достижении определенного значения давления открывается нагнетательный клапан и дизтопливо (уже находящееся в сжатом состоянии) выходит в магистраль, ведущую к форсункам.

В общем, работа самой плунжерной пары очень проста, но существует множество нюансов и особенностей, в том числе и конструктивных, которые влияют на функционирование этого узла. Поэтому принцип работы ТНВД следует рассматривать отдельно по каждому из указанных видов.

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.

Признаки и причины неисправности

Очень многие автомобилисты интересуются тем, как определить, что топливный насос высокого давления дизельного двигателя вышел из строя или работает с проблемами. Существует ряд признаков, на которые следует обращать внимание:

• проблемный запуск мотора;
• повышенный расход дизеля;
• заметные провалы мощности;
• появление нетипичного шума или сторонних звуков при работе двигателя;
• высокая дымность выхлопа.

Причины этих явлений могут быть самые разнообразные. Первая и самая распространенная – естественный износ. Расстояние между плунжером и цилиндром увеличивается, начинает образовываться нагар, что, естественно, приводит к перебоям в системе.

Возможна неравномерная подача топлива. Происходит она из-за следующих факторов:

• истирание металла плунжеров;
• повышенный износ клапанов или зубчиков на рейке;
• уменьшение пропускной способности форсунки;
• физические повреждения втулки.

Явным признаком износа плунжерной пары является «плавание» оборотов на холостом ходу.

Диагностика и ремонт

Определить точную поломку автомобилистам в гаражных условиях практически невозможно. Для диагностики ТНВД необходимы специализированные стенды и опытные механики. Даже если вы сможете демонтировать и разобрать насос, не рекомендуем самостоятельно что-то менять, учитывая высокую стоимость этой детали. Выполняйте ремонт только в специализированных техцентрах. Бывает, что ТНВД полностью исправен, а неполадки в функционирование вносит электронный блок управления. Проблема может быть как в «мозгах» машины, так и в датчиках. Некорректные показания хотя бы с одного из них приведут к неправильному формированию управляющих сигналов.

Чтобы максимально продлить срок службы насоса, рекомендуем использовать только качественное дизтопливо. Обязательно проверяйте состояние топливного фильтра. Если он будет слишком засорен, то даже качественное топливо будет постепенно создавать нагар на стенках втулки.

Не пренебрегайте диагностикой, ведь своевременное обнаружение неполадки позволит сэкономить на ремонте. Дешевле заменить некоторые компоненты в ТНВД, чем покупать полностью новую деталь.

Теперь вы знаете, что ТНВД – это важный агрегат в конструкции дизельных автомобилей. Покупая дешевое горючее, задумайтесь, стоит ли ваша экономия поломки топливного насоса.

Дизельные моторы достаточно давно появились на легковых автомобилях, но их владельцы и мастера до сих пор с недоверием относятся к подобной технике. Бесспорно, на тяге и топливе такое “чудо” выигрывает у бензиновых моторов, но что случается при поломке?

Современные дизельные моторы отличаются одной особенностью – прецизионностью сборки важных деталей и величиной рабочего давления. Обслуживание и ремонт топливной аппаратуры занимает достаточно большой промежуток времени, поэтому невольно возникает вопрос: “А стоит ли оно того?” Наш ответ – да и нет.

У дизельного мотора есть две стороны медали. Первая: возможность использовать чрезвычайно производительный двигатель внутреннего сгорания с уменьшенным расходом топлива. Вторая: потребность внимательно относиться к качеству топлива, намного чаще менять топливный фильтр и сильно переплачивать за ремонт и замену элементов системы в случае их поломки. Если вы все-таки решились на покупку авто с дизельным мотором Common Rail, вам необходимо знать, как проводится ремонт всей системы, в частности – топливного насоса высокого давления.

Общая информацияCommon Rail – система впрыска топлива в цилиндр двигателя под давлением в 1600-1800 бар через единую магистраль. До того, как на рынок появился Common Rail, дизельное топливо, создаваемое ТНВД, попадало непосредственно в форсунку, а после впрыскивалось в цилиндр. Новая система предполагает собой несколько иную цепочку реакции: насос нагнетает топливо – оно попадает в топливную рампу – топливо от рампы по трубам подводится к форсункам. Данная система имеет ряд положительных характеристик, среди которых лучшее распыление, быстрое смешивание с воздухом и полное сгорание. Эти звенья цепи ведут к быстрому повышению эффективности работы ДВС.

Почему нельзя было обойтись без общей топливной рампы? Чтобы ответить себе на этот вопрос, попробуйте надуть до максимального размера воздушный шарик за один присест. Если вы кит, то справитесь без проблем.

Если же вы человек, то придется или очень постараться, или просто сделать несколько вдохов и выдохов. Так и здесь: систему питает небольшой насос высокого давления с малыми потерями на трение, но с возможностью накачать 1600 бар в трубку, называемую топливной рампой.

Еще один важный элемент системы – форсунки. Сейчас два типа: электромагнитные и пьезоэлектрические. Кстати, последние считаются наиболее высокотехнологическими. Завершающий этап – топливо от рампы подается к форсункам, но не запирается в самой рампе, а отводится через сливной канал.Что такое ТНВД?

Топливные насосы бывают 2 типов: роторные или плунжерные. Плунжерный на сегодняшний день более распространен, поскольку у него предельно простой принцип работы, а именно: подпружиненный плунжер двигается внутри стакана, набирая и выталкивая из полости над ним дизтопливо. Перемещается плунжер благодаря кулачковому валу.

Зачастую конструктивно в корпус установлено три плунжера. В полости над плунжером установлены односторонние клапаны на впуск и выпуск. В общем, насос устроен почти как сердце.

Главные изъяны ТНВД: что ломается в первую очередь
Первый и чуть ли не единственный враг всех деталей топливной аппаратуры дизельного двигателя – вода. Если не следить за водой в отстойнике, то в один момент ваш автомобиль потеряет тягу «на низах», а может и во всем диапазоне оборотов – как повезет. Впрочем, справедливости ради нужно сказать, что зачастую качество нашего дизтоплива оставляет желать лучшего, потому даже если каждый день сливать воду из отстойника, но при этом заправляться на подозрительных станциях – результат будет такой же.

Еще один момент, который нужно выделить в самом начале: ни в коем случае нельзя давать работать ТНВД «на сухую» – иными словами, надо исключить пуск двигателя без прокачки топливной системы.
Любая поломка ТНВД так или иначе связана с коррозией или попаданием посторонних частиц на рабочие поверхности. Именно она может стать причиной заклинившего плунжера или односторонних клапанов. К поломкам также можно отнести износ втулок вала в передней крышке корпуса ТНВД. Не редкость – износ сальника вала. Но втулки и сальник – просто мелочи по сравнению с коррозией.

Что делать в случае поломки?

В любом уважающем себя и клиента сервисе перед тем, как лезть в «железо», выполняют компьютерную диагностику двигателя и его систем. Благодаря ей можно локализовать поломку – вернее, приблизительно понять, кто именно стал виновником неправильной работы двигателя. Окончательно убедившись, что это ТНВД, его направляют в ремонтный цех.

Здесь первым делом насос устанавливают на специальный диагностический стенд и подключают к нему все необходимые трубки. Выбрав в меню по номеру детали искомый набор букв и цифр, запускают процесс диагностики. Самое удобное здесь то, что работа стенда построена на системе подсказок. Выполняя заданную программу диагностики, мастер видит результаты испытания в реальном времени и на их основании делает выводы.

Вам сделали ТНВД: что дальше?
После замены деталей и сборки насос снова ставят на стенд для диагностики. И если хоть один из параметров выйдет в «красную» зону, то насос вернется на верстак под разборку с последующим, уже повторным, ремонтом. Полностью исправный насос необходимо запечатать в герметичную упаковку, чтобы исключить попадание внутрь влаги. Ну а далее – только установка обратно на двигатель.

В завершение Да, автомобили с дизельными двигателями совершили необычайный рывок в автоиндустрии, дав возможность экономить на топливе порой без потери в мощности, но с выигрышем в моменте. Однако вместе с этим пришла немалая головная боль для хозяев – необходимость более тщательного выбора поставщика продуктов нефтепереработки и еще более тщательного изучения заводского руководства по обслуживанию и эксплуатации своего четырехколесного спутника. Интересная интерпретация закона механики – в чем-то выигрываешь, в чем-то теряешь. Ну а для апологетов тяжелого топлива можно оставить памятку из двух пунктов: во-первых, чаще меняйте топливные фильтры (невзирая на техрегламент), а во-вторых, следите за индикаторами на приборном щитке – там есть особый значок, отображающий необходимость слива воды из фильтра-отстойника.

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.

Керамические колодки: плюсы и минусы,какие выбрать,отзывы,фото

ЭГУР Servotronic: что это такое и как он работает?

Топливная система common rail: что это и как работает,виды

Фазы газораспределения: что это такое и как они работают,фото

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

• Бмв X7 2019 года: фото,описание,технические характеристики,интерьер
• Знак 1.25 дорожные работы
• Фольксваген Крафтер 2019: обзор,характеристики,фото,цена
• Тойота авенсис: описание,комплектация,цены,характеристики,фото,видео
• Mercedes CLA: обзор,описание,двигатели,безопасность,цена,фото,видео
• Mercedes GLE: обзор,двигатели,интерьер,внешний вид,цена,фото,видео.
• Датчик давления в шинах: описание,неисправности,виды,фото
• Мерседес Гелендваген G-class — 2019 года: характеристики,комплектации,цена,фото
• bmw f25: обзор,технические характеристики,фото,видео,салон,цена,комплектация.
• Лада Ларгус 2020 года c комфортным интерьером и стильным дизайном
• Тойота Рав 4 2020 с улучшенной системой полного привода и подвеской
• Новый Фольксваген Артеон 2020 года
• Лада Веста СВ Кросс 2020 — модельного года прошедшая рестайлинг
• Вождение с частным инструктором
• Обновленная версия Фольксваген Джетта 2020 года

ТНВД — что это? Принцип работы

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.

виды топливных насосов высокого давления, и принцип работы топливного насоса

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

— подает топливо под высоким давлением в топливную систему ДВС;

— регулирует моменты впрыска топлива.

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

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

Можно выделить следующие основные конструктивные элементы топливного насоса:

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

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

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

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

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

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

Типы топливных насосов

Существует три основных типа ТНВД, которые мы с вами рассмотрим:

1. распределительный;
2. рядный
3. магистральный.

Рядный ТНВД

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

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

 

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

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

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

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

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

Недостатки рядных топливных насосов высокого давления – их размер.

Распределительный ТНВД

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

 

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

 

Распределительные ТНВД имеют различные типы привода:

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

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

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

 

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

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

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

Работа насоса ТНВД

Работа насоса состоит из нескольких этапов:

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

Внутренний кулачковый привод ТНВД

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

 

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

Магистральный ТНВД

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

 

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

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

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

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

Топливный насос высокого давления. Рядный ТНВД

Примером рядного топливного насоса высокого давления применяемого на легковых автомобилях является насос дизеля Мерседес 190, состоящий из нескольких одинаковых секций. В передней части этого насоса расположен вакуумный насос 14, приводимый в движение эксцентриком 2, расположенным на торце кулачкового вала.

В нижней части  корпуса насоса установлен кулачковый вал, который соединяется со звездочкой привода через муфту опережения впрыска.

На кулачковом валу имеются про­филированные кулачки для каждой насосной секции и эксцентрик для приведения в движение насоса низкого давления, который крепится к привалочной плоскости насоса высокого давления.

Рис. Топливный насос высокого давления Мерседес:
1 – штуцер подключения вакуумного усилителя тормозов; 2 – эксцентрик привода вакуумного насоса; 3 – звездочка приводной цепи; 4 – автоматическая муфта опережения впрыска; 5 – винт установки начала впрыска; 6 – подача топлива; 7 – трубопровод высокого давления; 8 – рычаг перекрытия подачи топлива; 9 – вакуумная камера остановки двигателя; 10 – вакуумная камера увеличения частоты вращения коленчатого вала; 11 – регулятор частоты вращения; 12 – пробка для установки приспособления регулировки начала впрыска; 13 – топливоподкачивающий насос; 14 – вакуумный насос

В перегородке корпуса против каждого кулачка установлены роликовые толкатели 14. Оси роликов своими концами входят в пазы корпуса насоса, предотвращая проворачивание толкателей.

Рис. Секция рядного ТНВД:
1 – зубчатый сектор; 2 – регулирующая поворотная втулка плунжера; 3 – боковая крышка;  4 – штуцер нагнетательного клапана; 5 – корпус нагнетательного клапана; 6 – нагнетательный клапан; 7 – гильза плунжера; 8 – плунжер; 9 – рейка ТНВД; 10 – поводок плунжера; 11 – возвратная пружина плунжера; 12 – нижняя тарелка возвратной пружины; 13 – регулировочный болт; 14 – роликовый толкатель; 15 – кулачковый вал

Насосные секции установлены в верхней части корпуса и крепятся винтами. Основной частью каждой насосной секции является плунжерная пара, состоящая из плунжера 8 и гильзы 7. Плунжерную пару изготовляют из хромомолибденовой стали и подвергают закалке до высокой твердости. После окон­чательной обработки подбором производят сборку плунжеров и гильз так, чтобы обеспечить в соединении зазор, равный 3…5 мкм. Этим достигается  максимальная плотность сопряжения взаимодейст­вующих деталей обеспечивающих давление впрыскивания топлива до 1200 кгс/см2.

Сверху каждой плунжерной пары установлен нагнетательный клапан 6, размещенный в корпусе 5.

При вращении кулачкового вала 15 насоса выступ кулачка набегает на роликовый толкатель 14, который через регулировочный болт воздействует на плунжер 8 и перемещает его вверх. Когда выступ кулачка выходит из-под ролика толкателя, пружина 11, упирающаяся в тарелки, возвращает плунжер в первоначаль­ное положение. Рейка 9 входит в зацепление с зубчатым венцом поворотной втулки 2, надетой на гильзу.

Регулирование состава топливовоздушной смеси в дизельном двигателе происходит изменением подачи топлива при неизменном количестве воздуха, в отличие от бензиновых двигателей, где изменяется и то и другое. В рядных ТНВД изменение подачи топлива, обычно осуществляется за счет рейки, однако изменение подачи может осуществляться и за счет золотника, который перемещается по плунжеру. В рассматриваемом ТНВД при перемещении рейки 9 вдоль ее оси втулка 2  поворачивается на гильзе и, действуя на выступы  плунжера, поворачивает его, в результате чего изменяется количество топлива, подаваемого к форсункам. Ход рейки ограничивается стопорным винтом, входящим в ее продольный паз. Задний конец рейки соединен с тягой  регулятора частоты вращения коленчатого вала, установленного в корпусе ТНВД.

Принцип работы секции насоса

Принцип работы секции насоса заключается в следующем. При движении плунжера 1 вниз внутреннее пространство гильзы 12 наполняется топливом, и одновременно оно подается насосом низкого давления в подводящий канал 10 корпуса 11 насоса.

Рис. Схема работы секции насоса высокого давления:
а – впуск топлива; б – начало подачи; в – конец подачи;
1 – плунжер; 2 – продольный паз; 3 – выпускное отверстие; 4 – сливной канал; 5 – пружина; 6 – нагнетательный клапан; 7 – разгрузочный поясок; 8 – надплунжерное пространство;  9 – впускное отверстие; 10 – подводящий канал; 11 – корпус насоса; 12 – гильза; 13 – винтовая кромка

При этом открывается впускное отверстие 9, и топливо поступает в надплунжерное пространство 8. Затем под действием кулачка плунжер начинает подниматься вверх, перепуская топливо обратно в под­водящий канал 10 до тех пор, пока верхняя кромка плунжера 1 не перекроет впускное отверстие 9 гильзы. После перекрытия этого отверстия давление топлива резко возрастает и при рабочем давлении  топливо, преодолевая усилие пружины 5, поднимает нагнетательный клапан 6 и поступает в топливопровод.

Дальнейшее перемещение плунжера вверх вызывает повышение давления, превышающее давление, создаваемое пружиной форсунки, в результате чего игла форсунки приподнимается и проис­ходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подача топлива про­должается до тех пор, пока винто­вая кромка 13 плунжера не откроет выпускное отверстие 3 в гильзе, в результате чего давление над плунжером резко падает, нагнетательный клапан 6 под действием пружины закрывается и надплунжерное пространство разъе­диняется с топливопроводом высокого давления. При дальнейшем движении плунжера вверх топливо перетекает в сливной канал 4 через продольный паз 2 и винтовую кромку 13 плунжера.

Нагнетательный клапан 6 разгружает топливопровод высокого давления, так как он снабжен цилиндрическим разгрузочным пояском 7, который при посадке клапана на седло обеспечивает увеличение объема топливопровода. Этим достигается резкое прекращение впрыскивания топлива и устраняется возможность его подтекания через распылитель форсунки, что улучшает процесс смесе­образования и сгорания рабочей смеси, а также повышает надежность работы форсунки.

Клапаны ТНВД

В ТНВД с рядным расположением плунжерных пар применяются нагнетательные клапана объемного течения и ограничения обратного течения, а также клапана постоянного давления.

Клапана обратного течения применяются для демпфирования волн обратного давления топлива, возникающих при закрытии распылителя форсунки, что уменьшает износ распылителя и подвпрыски топлива в цилиндры двигателя. Клапан  устанавливается как дополнительный над обычным клапаном перед топливопроводом высокого давления, идущим к форсунке.

Рис. Штуцер ТНВД с нагнетательным клапаном:
а – с клапаном объемного течения и ограничением обратного течения; b – с клапаном постоянного течения; 1 – корпус нагнетательного клапана; 2 – обратный клапан; 3 – промежуточный объем; 4 – разгрузочный поясок; 5 – сферический клапан; 6 – втулка клапана; 7 – нагнетательный клапан; 8 – жиклер; 9 – обратный клапан

Клапан состоит из головки с запорной конической фаской, разгрузочного пояска 4 и хвос­товика с прорезями для прохода топлива. Сверху на клапан установлена пружина 3, которая прижимает его к седлу. При подаче топлива разгрузочный поясок вместе с конусом клапана приподнимается над направляющей втулкой и топливо под давлением поступает к форсунке. При закрытии основного клапана клапан обратного течения перекрывает доступ обратных волн топлива.

Клапана постоянного течения применяются на ТНВД с давлением впрыска более 800 кг/см2, для уменьшения кавитации. При подаче топлива через нагнетательный клапан в конце хода нагнетания шариковый обратный клапан под действием обратных волн давления топлива открывается и система топливоподачи действует как нагнетательный клапан с перепускным дросселем. При уменьшении давления клапан закрывается, при этом в магистрали сохраняется постоянное давление.

Перемещение плунжера во втулке с момента закрытия впускного отверстия до момента открытия вы­пускного отверстия  называется активным  ходом  плунжера, который в основном и определяет количество подаваемого топлива за цикл работы топливной секции.

Изменение количества топлива, подаваемого секцией за один цикл, происходит в результате поворота плунжера зубчатой рейкой 5. При различных углах поворота плунжера благодаря винтовой кромке смещаются моменты открытия выпускного отверстия. При этом, чем позднее открывается выпускное отверстие, тем большее количество топлива может быть подано к форсункам.

Рис. Схема изменения подачи топлива:
1 – гильза; 2 –  впускное отверстие; 3 – плунжер; 4 – винтовая кромка; 5 –рейка

На рисунке показаны следующие положения винтовой кромки плунжера за цикл работы топливной секции:

• положение а – нулевая подача топлива. Плунжер 3 повернут так, что его продольный паз расположен против выпускного отверстия, в результате чего при перемещении плунжера вверх топливо вытесняется в сливной канал, подача топлива прекращается и двигатель останавливается
• положение  б – промежуточная подача, так как при повороте плунжера 3 по часовой стрелке объем вытесненного топлива уменьшается так как выпускное отверстие открывается раньше
• положение в – максимальная подача топлива и наибольший активный ход плунжера 3. В этом случае расстояние от винтовой кромки 4 плунжера до выпускного отверстия будет наибольшим

Конструкции топливных насосов высокого давления (ТНВД)

Конструкция топливного насоса высокого давления обусловлена цикловой подачей, конструкцией дизеля, типом топливной системы, способом регулирования цикловой подачи и другими факторами.

Насосы высокого давления быстроходных дизелей массового производства стремятся выполнить более универсальными с тем, чтобы их можно было при небольших изменениях использовать на всех двигателях определенного класса. В корпусе таких насосов можно устанавливать плунжерные пары разных размеров при использовании одного и того же кулачка. В результате образуется размерный ряд насосов высокого давления. Чтобы расширить диапазон изменения цикловых подач, создают несколько размерных рядов насосов.

Конструкции насосов высокого давления для больших тихоходных дизелей единичного или мелкосерийного производства имеют особенности, зависящие от конструкции дизеля.

Насосы высокого давления конструируют как с собственным кулачковым валом, так и без него. Собственный кулачковый вал имеют многосекционные (блочные) насосы, устанавливаемые в основном в быстроходных дизелях, а без кулачкового вала обычно выполняют односекционные насосы с большими цикловыми подачами.

Рис. Многосекционный насос высокого давления быстроходною дизеля:
1 — корпус; 2 — кулачковый вал, 3 — толкатель, 4 — регулировочный винт, 5 — поворотная втулка, 6 — зубчатый сектор, 7 — отсечной канал, 8 — упор; 9 — штуцер, 10 — нагнетательный клапан; 11 — впускной канал; 12 — плунжер; 13 — рейка, 14 — центробежная муфта, 15 — поперечный канал, 16, 21 — сальники, 17, 20 — шарикоподшипники, 18 — крышка; 19 — топливоподкачивающнй насос

Блочный шестисекционный насос высокого давления с собственным кулачковым валом, устанавливаемый на автомобильных дизелях ЯМЗ-238, имеет корпус насоса 1, который отлит из алюминиевого сплава. В нем на двух шарикоподшипниках 17 и 20, уплотненных резиновыми самоподвижными сальниками 16 и 21, установлен кулачковый вал 2 с шестью кулачками тангенциального профиля и одним эксцентриком привода поршневого топливоподкачивающего насоса 19. На одном конце вала имеется центробежная муфта 14 автоматического изменения угла опережения впрыска топлива, а на другом — шестерня привода регулятора. В горизонтальной стенке блока, отделяющей полость кулачкового вала от полости пружин, выполнены отверстия, в которых установлены роликовые толкатели 3. Концы оси толкателя, имеющие лыски, входят в вертикальные пазы отверстия, предотвращая тем самым проворачивание толкателя и обеспечивая постоянный контакт трущейся поверхности ролика и кулачка по всей образующей.

В верхней части корпуса в специальных расточках установлены плунжерные пары и нагнетательные клапаны, а также выполнены впускной 11, отсечной 7 и соединительные (поперечные) 15 каналы. Продольные каналы 7 и 11 с одной стороны заглушены пробками, а с другой соединены штуцерами соответственно с отводящим и подводящим топливопроводами. Поперечные каналы 15 соединяют продольные и имеют втулки для выпуска воздуха. Втулки плунжеров прижимаются к выступам расточек корпуса штуцерами 9 через корпусы нагнетательных клапанов. Впускное и отсечное окна втулки расположены под углом 180° и смещены одно относительно другого по высоте. Плунжер имеет симметричные спиральные пазы, наличие которых обеспечивает выравнивание боковых сил, действующих на него в процессе работы, и уменьшение износа. Выточки сообщаются с надплунжерной полостью осевым и поперечным каналам плунжера. Одну из них используют для изменения цикловой подачи, которое осуществляется проворачиванием плунжера при помощи разрезного зубчатого сектора 6 и поворотной втулки 5 Правильная установка верхней кромки плунжера относительно окон втулки достигается регулировочным винтом 4, который фиксируют в корпусе толкателя контргайкой.

Рейка 13, обеспечивающая поворот плунжеров, установлена в расточках торцовых стенок блока на бронзовых втулках. От проворота ее фиксируют при помощи винта, входящего в ее продольный паз и ввернутого в стенку блока насоса Один конец рейки соединен тягой с центробежным регулятором, а другой остается свободным.

Нагнетательный клапан тарельчатого типа имеет отсасывающий поясок и ограничивается в движении упором 8. Для доступа к деталям движения насоса в передней стенке блока насоса выполнен люк, закрываемый крышкой 18. Снизу блок имеет шесть люков, которые расположены против отверстий толкателей. Они необходимы для обработки этих отверстий, и их закрывают общей плоской стальной крышкой с прокладками. Насос на дизеле крепят болтами, проходящими через отверстия в специальных выступах блока насоса.

Рис. Односекционный топливный насос без кулачкового вала:
1 — корпус; 2 — пружина, 3 — рейка насоса, 4 — шестерня, 5 — втулка плунжера, 6 — плунжер, 7 — стопорный винт, 8 — седло клапана, 9 — нажимной штуцер, 10 — фланец

Односекционный насос без собственного кулачкового вала устанавливают на дизелях семейства Д-100. В чугунном корпусе 1 насоса размещены пружина 2 плунжера, втулка 5 с плунжером 6 и седло 8 нагнетательного клапана. Втулка плунжера имеет одно отверстие для подвода и отвода топлива и прижимается к бурту блока нажимным штуцером 9 при помощи фланца 10 и двух шпилек с гайками. Стопорный винт 7 фиксирует втулку относительно кромок плунжера.

Рис. Односекционный клапанный топливный насос:
1 — роликовый толкатель, 2 — рычаг, 3 — эксцентриковая ось, 4 — регулировочным винт толкателя клапана, 5 — шток, 6 — впускной клапан; 7 — нагнетательный клапан, 8 — втулка; 9 — плунжер, 10 — гайка крепления втулки; 11 — пружина

Нагнетательный клапан (цилиндрической формы) имеет над запорным конусом четыре отверстия, через которые топливо поступает во внутреннюю его полость в процессе нагнетания.

Подачу топлива регулируют поворотам плунжера, в результате которого изменяется взаимное расположение отсечной кромки и отверстия втулки. Шестерня поворота плунжера установлена на трех шлицах, выполненных как одно целое с плунжером. Она находится в зацеплении с зубьями рейки, которую устанавливают в гнездах корпуса насоса и перемещают регулятором через систему рычагов.

Односекционный топливный насос без кулачкового вала, но с толкателем показал на рисунке. Роликовый толкатель 1 насоса контактирует с торцом плунжера 9, расположенного во втулке 8 и нагруженного пружиной 11. Втулку крепят в корпусе насоса при помощи гайки 10.

Цикловую подачу регулируют воздействием на толкатель и шток 5 впускного клапана 6. Толкатель клапана приводится в движение от толкателя плунжера через двуплечий рычаг 2, установленный на эксцентриковой оси 3. При повороте эксцентриковой оси изменяется длина плеч рычага 2, а следовательно, и момент посадки впускного клапана на седло. Равномерность подачи топлива по отдельным секциям насоса регулируют при помощи регулировочного винта 4 толкателя клапана. Конструкция нагнетательного клапана 7 аналогична конструкции впускного.

Рис. Топливный насос УТН-5:
1 — нагнетательный клапан, 2 — втулка плунжера, 3 — подводящий канал, 4 — пружина, 5 — роликовый толкатель, 6 — кулачок

Конструкция насоса высокого давления тракторного дизеля приведена на рисунке. Тангенциальный кулачок 6 передает движение роликовому толкателю 5, а затем плунжеру. Контакт толкателя с плунжерам обеспечивается пружиной 4 Топливо поступает во втулку 2 плунжера из подводящего канала 3, а подается в цилиндр через нагнетательный клапан 1.

Что такое ТНВД в дизельном двигателе автомобиля

Аббревиатура ТНВД расшифровывается как Топливный Насос Высокого Давления (в английской литературе просто Injection pump). Данный насос используется на автомобилях с дизельным двигателем. Ведь для эффективного сгорания дизельного топлива требуются определенные условия, связанные с обеспечением высокого давления.

Поэтому, каждый автомобилист должен понимать, что такое ТНВД в дизельном двигателе, назначение и принцип его работы. Ведь без этого узла не сможет нормально функционировать система впрыска любого дизельного силового агрегата.

Для чего нужен Топливный Насос Высокого Давления

Основное назначение ТНВД — обеспечить подачу дизельного топлива в камеру сгорания двигателя под определенным давлением в требуемый момент. Но, стоит сказать, что с внедрением системы впрыска Common Rail с электронно-управляемыми форсунками, главной функцией насоса стало исключительно создание высокого давления топлива, при котором происходит наиболее полное его сгорание. Именно благодаря этому обеспечивается высокая мощность двигателя, работающего на обычной солярке.

Учитывая то, что современные модификации ТНВД должны обеспечивать подачу топлива при давлении 150 МПа и более, применение стандартной поршневой схемы неэффективно. На практике решить проблему удалось, применяя традиционную для компрессоров плунжерную пару (стальной высокопрочный стержень и цилиндр небольшого диаметра). Оба этих элемента изготовлены с высокой точностью, что позволило отказаться от традиционных для поршневых групп колец.

Время и объем подачи топлива в камеру сгорания определяется исходя из частоты вращения коленчатого вала силового агрегата. Поэтому, даже при изменении нагрузки (нажатие на педаль акселератора), двигатель получает необходимую для стабильной работы порцию солярки.

Топливный насос высокого давления, это один из основных узлов, обеспечивающих работоспособность двигателя. Поэтому его техобслуживанию и диагностике неисправностей стоит уделять особое внимание.

Видео о ТНВД

Какие бывают ТНВД и чем они отличаются

На дизельных двигателях различных модификаций и разного поколения используют существенно отличающиеся модели топливных насосов высокого давления. Условно все модификации можно разделить на следующие группы.

Рядные топливные насосы высокого давления

Рядный Топливный насос высокого давления от Bosch

Основная особенность устройства заключается в наличии отдельной плунжерной пары на каждый цилиндр. Все они размещаются в едином корпусе ТНВД, а подача топлива обеспечивается по специальным каналам. Функционирует агрегат следующим образом:

• Движение плунжера обеспечивается вращением кулачкового вала, имеющим привод непосредственно от коленвала двигателя.
• Под воздействием толкателя плунжер начинает передвигаться по втулке, при достижении заданного давления открывается выпускной клапан и топливо поступает в рабочий цилиндр двигателя.
• Регулировка момента подачи и требуемого объема горючего может осуществляться механическим способом либо при помощи систем электронного управления.

ТНВД такого типа отличаются высокой надежностью. На текущий момент рядные устройства применяются на среднем и тяжелом автотранспорте, на легковых автомобилях с начала столетия подобные ТНВД не устанавливаются.

Читайте также: Что такое ГБЦ и как она устроена.

ТНВД распределительного типа

Топливный насос высокого давления распределительного типа

В этих устройствах производители отказались от выделенной на каждый рабочий цилиндр плунжерной пары. Конструкция содержит всего один или два плунжера, обеспечивающих повышение давления горючей смеси. К форсункам топлива подается через распределительную головку по специальным каналам.

Среди преимуществ такого типа ТНВД можно выделить:

• Уменьшенные габаритные размеры и масса оборудования. Благодаря этому основной сферой применения агрегата стали именно легковые автомобили.
• Равномерная подача топлива по цилиндрам независимо от режима работы двигателя. Обеспечить это удалось благодаря автоматической системе регулировки (механическая или электронная).

Следует признать, уменьшение количества плунжерных пар привело к увеличению нагрузки на них. Поэтому рабочий ресурс агрегата уступает другим модификациям ТНВД. 

Читайте также: Что такое ДМРВ и какие функции оно выполняет.

Магистральные ТНВД

Магистральный Топливный насос высокого давления

Практически на всех современных дизельных автомобилях используется аккумуляторная система впрыска топлива Common Rail, одним из основных узлов которой и стал магистральный насос высокого давления.

Его основное отличие заключается в том, что горючее подается не непосредственно в цилиндры, а в аккумулирующую емкость (топливную рампу). Конструкция позволила разделить процессы повышения давления (нагнетания) топлива и его впрыска, что обеспечило более лучшую управляемость этими процессами.

На практике применяют насосы с 1-3 плунжерными парами, приводимыми в действие пружинами или под воздействием сжатых газов. Существуют модификации и с гидравлическим приводом. Распределение топлива по цилиндрам из рампы осуществляется при помощи открытия соответствующих дозирующих клапанов.

Эффективность работы магистрального ТНВД в комплексе с топливной рампой обеспечивается системой электронного управления и высоким создаваемым давлением (более 1500 бар). На текущий момент подобная система впрыска считается наиболее совершенной. Но стоит учитывать то, что магистральные ТНВД достаточно чувствительны к качеству используемого топлива.

Похожие статьи

впрыск дизельного топлива

Впрыск дизельного топлива

Магди К. Хаир, Ханну Яяскляйнен

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым начальным содержанием. Полный доступ требует подписки DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Аннотация : Целью системы впрыска топлива является подача топлива в цилиндры двигателя с точным контролем момента впрыска, распыления топлива и других параметров.Основные типы систем впрыска включают насос-сопло, форсунку и систему Common Rail. Современные системы впрыска достигают очень высокого давления впрыска и используют сложные электронные методы управления.

Основные принципы

Назначение системы впрыска топлива

На производительность дизельных двигателей сильно влияет конструкция их системы впрыска. На самом деле, наиболее заметные достижения, достигнутые в дизельных двигателях, были получены непосредственно благодаря превосходной конструкции системы впрыска топлива.Хотя основная цель системы состоит в том, чтобы доставлять топливо в цилиндры дизельного двигателя, именно то, как это топливо доставляется, влияет на рабочие характеристики двигателя, выбросы и шумовые характеристики.

В отличие от двигателя с искровым зажиганием, система впрыска дизельного топлива подает топливо при чрезвычайно высоком давлении впрыска. Это подразумевает, что конструкции компонентов системы и материалы должны быть выбраны таким образом, чтобы выдерживать более высокие нагрузки, чтобы работать в течение продолжительных периодов времени, которые соответствуют целевым показателям долговечности двигателя.Для эффективной работы системы также требуется большая точность изготовления и жесткие допуски. В дополнение к дорогостоящим материалам и затратам на производство, системы впрыска дизеля характеризуются более сложными требованиями к управлению. Все эти функции составляют систему, стоимость которой может составлять до 30% от общей стоимости двигателя.

Основное назначение системы впрыска топлива — подача топлива в цилиндры двигателя. Чтобы двигатель эффективно использовал это топливо:

1. Топливо должно быть впрыснуто в нужное время, то есть время впрыска должно контролироваться и
2. Должно быть поставлено правильное количество топлива для удовлетворения требований по мощности, то есть необходимо контролировать дозирование топлива.

Тем не менее, этого все еще недостаточно, чтобы доставить точно отмеренное количество топлива в нужное время для достижения хорошего сгорания. Дополнительные аспекты имеют решающее значение для обеспечения правильной работы системы впрыска топлива, в том числе:

• Распыление топлива — обеспечение распыления топлива на очень мелкие частицы топлива является основной целью проектирования систем впрыска дизельного топлива. Небольшие капли обеспечивают возможность испарения всего топлива и участия в процессе сгорания.Любые оставшиеся капли жидкости сгорают очень плохо или выбрасываются из двигателя. Хотя современные системы впрыска топлива способны производить характеристики распыления топлива, намного превышающие те, которые необходимы для обеспечения полного испарения топлива в течение большей части процесса впрыска, некоторые конструкции систем впрыска могут иметь плохое распыление во время некоторых коротких, но критических периодов фазы впрыска. Окончание процесса впрыска является одним из таких критических период.
• Массовое смешивание —В процессе распыления топлива и полного испарения топлива критическое значение имеет то, что обеспечение того, чтобы в испаряемом топливе было достаточно кислорода во время процесса сгорания, одинаково важно для обеспечения высокой эффективности сгорания и оптимальной производительности двигателя.Кислород обеспечивается всасываемым воздухом, захваченным в цилиндре, и достаточное количество должно быть унесено в топливную струю, чтобы полностью смешаться с имеющимся топливом во время процесса впрыска и обеспечить полное сгорание.
• Использование воздуха — Эффективное использование воздуха в камере сгорания тесно связано с смешиванием сыпучих материалов и может быть достигнуто путем сочетания проникновения топлива в плотный воздух, который сжимается в цилиндре, и деления общего впрыскиваемого топлива на число струй.Необходимо обеспечить достаточное количество струй для захвата как можно большего количества доступного воздуха, избегая перекрытия струй и создания зон, богатых топливом, которые испытывают недостаток кислорода.

Основные цели системы впрыска дизельного топлива графически представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 . Основные функции системы впрыска дизельного топлива

Определение терминов

Многие специализированные понятия и термины используются для описания компонентов и работы систем впрыска дизельного топлива.Некоторые из наиболее распространенных из них включают [922] [2075] :

Сопло относится к части корпуса сопла / узла иглы, которая взаимодействует с камерой сгорания двигателя. Такие термины, как сопло P-типа, M-типа или S-типа, относятся к стандартным размерам параметров сопла согласно спецификациям ISO.

Держатель форсунки или корпус форсунки относится к части, на которой установлена ​​форсунка. В обычных системах впрыска эта деталь в основном выполняла функцию крепления форсунки и предварительной загрузки пружины иглы форсунки.В системах Common Rail он содержит основные функциональные части: сервогидравлический контур и гидропривод (электромагнитный или пьезоэлектрический).

Инжектор обычно относится к держателю сопла и узлу сопла.

Начало впрыска (SOI) Время впрыска или — это время, когда начинается впрыск топлива в камеру сгорания. Обычно выражается в градусах угла поворота коленчатого вала (CAD) относительно ВМТ такта сжатия.В некоторых случаях важно проводить различие между указанными SOI и фактическими SOI. SOI часто указывается легко измеряемым параметром, таким как время отправки электронного триггера на инжектор или сигнал от датчика подъема иглы, который указывает, когда начинает открываться игольчатый клапан инжектора. Точка в цикле, где это происходит, является указанным СОИ. Из-за механического отклика форсунки может быть задержка между указанным SOI и фактическим SOI, когда топливо выходит из форсунки форсунки в камеру сгорания.Разница между фактическим значением SOI и указанным значением SOI составляет , отставание в инжекторе .

Начало доставки. В некоторых топливных системах впрыск топлива координируется с созданием высокого давления. В таких системах началом доставки является время, когда насос высокого давления начинает подавать топливо в инжектор. Разница между началом подачи и SOI зависит от времени прохождения волны давления между насосом и инжектором, а также от длины линии между насосом высокого давления и инжектором и скорости звука в топливе.Разницу между началом доставки и SOI можно назвать с задержкой впрыска .

Конец впрыска (EOI) — это время в цикле, когда впрыск топлива прекращается.

Количество впрыскиваемого топлива — это количество топлива, подаваемого в цилиндр двигателя за один рабочий ход. Это часто выражается в мм ³ / удар или мг / удар.

Продолжительность впрыска — это период времени, в течение которого топливо поступает в камеру сгорания из инжектора.Это разница между ВЗ и СОИ и связана с количеством впрыска.

Схема впрыска. Скорость впрыска топлива часто меняется в течение периода продолжительности впрыска. На рисунке 2 показаны три общие формы ставки: загрузки, рампы и площади. Скорость открытия и Скорость закрытия относится к градиентам скорости впрыска во время событий открытия и закрытия иглы, соответственно.

Рисунок 2 . Распространенные формы скорости впрыска

Несколько событий впрыска. Хотя традиционные системы впрыска топлива используют одно событие впрыска для каждого цикла двигателя, более новые системы могут использовать несколько событий впрыска. Рисунок 3 определяет некоторые из общих терминов, используемых для описания нескольких событий впрыска. Следует отметить, что терминология не всегда соответствует. Событие главного впрыска обеспечивает большую часть топлива для цикла двигателя. Один или несколько впрыскиваний перед основным впрыском, предварительных впрыскиваний , обеспечивают небольшое количество топлива перед основным впрыском.Предварительные инъекции также могут называться пилотными инъекциями . Некоторые ссылаются на предварительную инъекцию, которая происходит за относительно долгое время перед основной инъекцией, в качестве пилотной, а другая — на относительно короткое время до основной инъекции, как на предварительную инъекцию. Инъекции после основных инъекций, после инъекций , могут происходить сразу после основной инъекции ( после инъекции ) или относительно долго после основной инъекции ( позднее после инъекции ).После инъекции иногда называют после инъекции . В то время как существует значительный разброс терминологии, закрытое после инъекции будет упоминаться как постинъекция, а поздняя постинъекция — как постинъекция.

Рисунок 3 . Несколько событий впрыска

Термин разделенная инъекция иногда используется для обозначения стратегий множественной инъекции, где основная инъекция делится на две меньшие инъекции приблизительно одинакового размера или на меньшую предварительную инъекцию, за которой следует основная инъекция.

В некоторых системах впрыска топлива могут произойти непреднамеренные последующие впрыскивания, когда форсунка вновь открывается после закрытия. Их иногда называют вторичными инъекциями .

Давление впрыска не всегда используется в литературе. Это может относиться к среднему давлению в гидравлической системе для систем Common Rail или к максимальному давлению во время впрыска (пиковое давление впрыска) в обычных системах.

Основные компоненты топливной системы

Компоненты системы впрыска топлива

За несколькими исключениями, топливные системы можно разбить на две основные группы компонентов:

• Компоненты низкого давления — Эти компоненты служат для безопасной и надежной подачи топлива из бака в систему впрыска топлива.Компоненты стороны низкого давления включают топливный бак, насос подачи топлива и топливный фильтр.
• Компоненты стороны высокого давления — Компоненты, которые создают высокое давление, измеряют и подают топливо в камеру сгорания. Они включают в себя насос высокого давления, топливную форсунку и форсунку. Некоторые системы также могут включать в себя аккумулятор.

Форсунки для впрыска топлива могут быть отнесены к типу отверстий или дросселирующих штифтов, а также как закрытые или открытые.Закрытые сопла могут приводиться в действие гидравлически с помощью простого пружинного механизма или с помощью сервоуправления. Открытые форсунки, а также некоторые новые конструкции форсунок с закрытыми форсунками могут приводиться в действие непосредственно.

Измерение количества впрыскиваемого топлива обычно выполняется либо в насосе высокого давления, либо в топливной форсунке. Существует несколько различных подходов к учету топлива, в том числе: давление, измеряемое с постоянным интервалом времени (PT), время, измеряемое при постоянном давлении (TP), и время / ход, измеряемый (TS).

Большинство систем впрыска топлива используют электронику для управления открытием и закрытием форсунки. Электрические сигналы преобразуются в механические силы с использованием какого-либо типа привода. Обычно эти приводы могут быть либо электромагнитными соленоидами, либо активными материалами, такими как пьезоэлектрическая керамика.

Основные компоненты системы впрыска топлива обсуждаются в отдельном документе.

###

,

Испытательный стенд топливного насоса — Махараджа 8-цилиндровый дизельный привод переменного тока Испытательный стенд FIP 0-1,6 кг

Преобразователь частоты	L & T
Счетчик тактов (об / мин)	80-9999				000000 Liester Mico Type
Мощность двигателя топливного насоса (кВт)	0,75, 1 л.с.
Объем вращения (об / м)	0 ~ 4000
Число цилиндров	6 8 цилиндров
Высота центра центральной скамьи (мм)	125
Объем топливного бака (л)	50
Источник питания постоянного тока	12 / 24В
	Давление мазута	0- 7 кг
Высокое давление давления мазута	0 — 35 кг
Манометр для насоса VE	0 — 14 кг 9000 6
Вес брутто испытательного стенда (кг)	550 — 600
Размер упаковки (Д * Ш * В)	76 * 30 * 72 «
Отрицательное давление подачи воздуха (МПа) )	0.03 ~ 0
Положительное давление подачи воздуха (МПа)	0 ~ 0.3
Источник постоянного тока (В)	12, 24
Область хода стержня (мм)	0 ~ 25
Инерция маховика (кг * м)	0,8 ~ 0,9
Температура контроля топлива (C)	40 + 2
Манометр для давления наддува	0-1,6 кг

Придерживаясь отраслевых стандартов, мы успешно завоевали имя надежного поставщика испытательного стенда для однофазного привода .

Описание продукта: —

л Основная функция

1. Измерение доставки каждого цилиндра на любой скорости.

2. Контрольная точка и интервальный угол подачи масла ТНВД.

3. Измерение возврата дизеля распределительного насоса.

4. Испытание электромагнитного клапана распределительного насоса.

(12 В / 24 В) Источник питания постоянного тока

Технические характеристики

Выходная мощность основного двигателя Однофазный привод переменного тока

Преобразователь частоты — L & T

Подсчет ударов (об / мин) — 80-9999

Стандартные инжекторы — Liester mico type

Мощность двигателя топливного насоса (кВт) — 0.75, 1 л.с.

Диапазон скоростей вращения (об / м) — 0 ~ 4000

Количество цилиндров — 6,8 цилиндров

Центр Высота центральной скамьи (мм) — 125

Объем топливного бака (л) — 50

Источник питания постоянного тока — 12/24 В

Низкое давление давления мазута — 0-7 кг

Высокое давление мазута — 0 — 35 кг

Манометр для насоса VE — 0-14 кг

Манометр для повышения давления — 0-1,6 кг \

Контроль температуры топлива (С) — 40 + 2

Инерция маховика (кг * м) — 0.8 ~ 0,9

Объем хода штанги (мм) — 0 ~ 25

Диапазон измерения расходомера (л / м)

Источник постоянного тока (В) 12 24

Положительное давление подачи воздуха (МПа) — 0 ~ 0,3

Отрицательное давление подачи воздуха (МПа) — 0,03 ~ 0

Размер упаковки (Д * Ш * В) — 76 * 30 * 72 ”

Вес брутто стенда (кг) — 550 — 600

Цвет — ЗЕЛЕНЫЙ, СИНИЙ или любой цвет

.