Топливный насос тнвд. Блог › изучаем тнвд.

Топливный насос высокого давления или, как часто можно встретить в специализированной литературе и сети интернет, ТНВД, — один из важных и достаточно сложных узлов, как всех дизельных двигателей, так и еще пока малой части бензиновых моторов — тех из них, в которых осуществляется прямой впуск топлива в камеру сгорания.

Устройство, принцип работы и виды.

Из названия данного узла можно понять, что его основная задача состоит в том, чтобы подавать в движок топливо под высоким давлением (если представляете работу , то в нем топливо через форсунку подается этим давлением непосредственно в камеру сгорания, где в данный момент находиться сжатый воздух).

Виды ТНВД.

В силу этой своей задачи топливный насос высокого давления является достаточно сложным механизмом. При этом само конструкционное исполнение ТНВД делится на насколько видов:

• рядного типа,
• распределительного типа,
• магистрального типа.

В чем их отличия?

Два первых типа по своей конструкции очень схожи.

Топливный насос высокого давления рядного типа (фото).

Топливный насос высокого давления распределительного типа (фото).

В их основе лежит плунжерная пара (цилиндр и шток), совместная работа которых, приводимаяв действие от коленчатого вала через кулачковый механизм (вал), создает необходимое давление топлива. Разница состоит лишь в том, что в топливном насосе рядного типа количество плунжеров равно количеству цилиндров двигателя, соответственно, каждый плунжер обслуживает свой цилиндр. А в ТНВД распределительного типа — нет. К примеру, на обычном 4-цилиндровом двигателе при распределительном виде топливного насоса высокого давления чаще всего можно встретить 1-плунжерный механизм, который обслуживает все цилиндры. Система работает так, что в определенный момент времени плунжер подает необходимую порцию топлива под давлением к соответствующему цилиндру.

Устройство ТНВД рядного типа.

1. штуцер напорной магистрали
2. седло клапана
3. пружина клапана
4. корпус насосной секции
5. нагнетательный клапан
6. впускное и выпускное отверстия
7. наклонная поверхность плунжера
8. плунжер
9. втулка
10. рычаг управления плунжером
11. возвратная плунжерная пружина
12. пружина толкателя
13. роликовый толкатель
14. кулачок
15. зубчатая рейка

Устройство ТНВД распределительного типа.

1. шестерня привода регулятора подачи топлива
2. входное отверствие топлива
3. выходное отверстие топлива
4. регулировочный винт
5. электромагнитный запорный клапан
6. распределительный блок
7. штуцеры нагнетательных трубопроводов
8. плунжер-распределитель
9. кулачковая шайба
10. ролик
11. лопастной топливоподкачивающий насос
12. фланец

Что из них лучше? — сказать сложно, так как у насосов и рядного, и распределительного типа есть свои неповторимые достоинства: рядный ТНВД за счет меньшей нагрузки на каждый плунжер имеет более длительный срок службы, зато система распределительного типа создает более равномерную подачу топлива.

Топливный насос высокого давления магистрального типа (фото).

Теперь перейдем к ТНВД магистрального типа. Данный тип топливного насоса, а точнее вся система подачи топлива еще иногда встречается под названием “Common Rail”. Главное отличие его от рассмотренных ранее видов в том, что топливо насосом под давлением здесь нагнетается не в камеру сгорания, а в топливную рампу (аккумулятор). Оттуда топливо распределяется по цилиндрам. Момент впрыска при этом контролируется электромагнитной форсункой, которая открывается по команде бортового компьютера. Сам же ТНВД применяемый в такой системе может иметь одну и более плунжерную пару и приводиться в действие от коленчатого вала.

Устройство ТНВД магистрального типа.

1. приводной кулачковый вал
2. ролик
3. плунжерная пружина
4. плунжер
5. штуцер напорной магистрали (к топливной рампе)
6. выпускной клапан
7. впускной клапан
8. электромагнитный клапан дозирования топлива
9. фильтр тонкой очистки топлива
10. перепускной клапан
11. штуцер обратного топливопровода
12. штуцер впускного топливопровода

Завершая обзорное описание видов ТНВД можно еще отметить тот факт, что оба первых типа топливных насосов по своей сути чисто механические узлы. Их работа построена на применение механических законов и может работать вовсе без применения электронных узлов. Система же с магистральным типом ТНВД относиться к более новому поколению, где во всем начинает властвовать электроника.

Ремонт и регулировка топливного насоса высокого давления.

Ремонт и регулировка топливной аппаратуры высокого давления — достаточно сложная задача, требующая как теоретической, так практической подготовки. Совсем мало автомобилистов пытается самостоятельно лезть в ее настройки и уж тем более ремонтировать. Чаще всего дизельными топливными насосами занимаются специализированные станции ремонта и диагностики, которые обеспечены необходимым оборудованием и квалифицированными кадрами.

Единственная задача, на которую можно отважиться самостоятельно, — регулировка оборотов холостого хода (ее описание довольно часто можно встретить в инструкции по эксплуатации автомобиля) – советую прочитать статью . Как правило, она подразумевает под собой подтяжку троса акселератора до достижения необходимых параметров. Однако даже такая простая процедура не всегда доступна для обычных автолюбителей на двигателях с электронным управлением впрыска. Ведь здесь кроме самой механической регулировки чаще всего необходимо выполнять еще и электронную настройку системы, которую без специального оборудования не произведешь.

Ну, а в заключении хотелось бы отметить тот факт, что ТНВД — достаточно дорогая деталь двигателя, поломка которой очень часто достаточно сильно бьет по карману автовладельца.

Основными причинами, которые приводят к поломкам топливного насоса, можно назвать некачественное топливо и несоблюдение регламента проведения диагностики. Так что в качестве совета:

1. старайтесь заправляться только на проверенных автозаправочных станция;

2. как только пробег автомобиля потребует проведения обслуживания — не откладывая, загляните на станцию диагностики.

Сегодня все машины оснащены топливным насосом высокого давления. Он служит для того, чтобы вовремя подать дизель в камеру сгорания в нужный момент цикла. Существует несколько видов устройства, подкачивающего топливо. Насос высокого давления бывает нескольких видов.

Такой насос требуется для того, чтобы регулировать своевременную подачу солярки в камеру сгорания дизельного двигателя, а еще – чтобы определить нужный момент впрыска. После того, как появились аккумуляторные системы впрыска, функцию определения нужного момента впрыска стали выполнять форсунки, которые управляются электронным блоком дизельного двигателя.

Чтобы ТНВД подавал горючую смесь, требуется насос низкого давления. Устройство, подкачивающее топливо низкого давления, устанавливается либо на коробку помпы высокого давления, либо рядом с ним. Топливный насос низкого давления (подкачивающий) осуществляет перекачку топлива к распределителю под высоким давлением.

Соединяются ТННД и ТНВД посредством специальных патрубков, в которых установлены небольшие фильтры грубой очистки топлива.

Насос низкого и высокого давления (подкачивающий) может работать в двух режимах. Первый режим – это подготовительный. В начальной фазе, поршень опускается и набирает топливо. На второй фазе клапан подачи солярки закрывается, и поршень выдавливает топливо прямо на ТНВД.

Устройство помпы низкого давления состоит из нескольких частей:

• кулачковый вал;
• вал ротора;
• диск распределения;
• соединительная муфта;
• приводная шестеренка;
• главный корпус – статор.

Устройства, подкачивающие топливо низкого давления, бывают двух видов схем, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.

• Первый тип – это механический подкачивающий насос низкого давления. Принцип работы этого вида основан на том, что коленчатый вал дизельного двигателя при вращении нажимает на специальный кулачок, нажатие на который приводит в движение поршень высокого давления. Работа этого механизма полностью обеспечивает мотор необходимым количеством топлива.
• Существует еще один вид устройства низкого давления, подкачивающее топливо – это электрический элемент. Появление этого вида помп произошло по причине того, что со временем в автомобилях стало появляться все больше электроники. Поэтому механический тип не создавал нужного высокого давления. Принцип работы основан на том, что внутри насоса установлен специальный двигатель. Чаще всего такой вид ТННД устанавливается на дизельные двигатели.

Виды ТНВД

Существует три вида ТНВД для дизельного двигателя, каждый из них имеет свои определенные характеристики и качества.

Первый вид ТНВД – это рядный. На таком типе ТНВД, количество плунжерных пар равняется количеству цилиндров двигателя. Плунжерные пары устанавливаются в корпусе ТНВД там же, где проходят каналы, по которым движется дизель. В движение плунжерные пары приводятся посредством работы кулачкового вала, его вращение напрямую зависит от коленчатого вала дизельного двигателя. Во время оборота вала двигателя кулачок толкает плунжеры и заставляет его двигаться. Когда плунжер движется вверх, закрываются отверстия. Благодаря этому образуется давление, из-за чего открывается нагнетатель, и дизель попадает в нужную форсунку. Количество дизеля, которое будет попадать в форсунки можно регулировать механическим способом. Сделать это можно с помощью вращения плунжера внутри втулки.

Существует еще один способ регулировки – это с помощью специального блока. На этом виде ТНВД можно регулировать момент, когда топливо попадает в форсунки дизельного двигателя. Воспользовавшись центробежной муфтой, можно выбрать момент механическим способом. Неоспоримым преимуществом рядного насоса считается то, что его работа, даже на дизеле низкого качества, вполне возможна. Происходит это потому, что смазывается он моторным маслом. Такой тип сегодня применяется на дизельных моторах, предназначенных для тяжелых нагрузок.

На легковые машины с дизельным двигателем рядный насос перестали устанавливать уже в 2000 годах.

Второй тип ТНВД – это распределительный. Этот насос оснащен лишь двумя плунжерами, которые работают со всеми камерами сгорания. Преимущество – то, что распределительный насос имеет меньшие габариты и вес. Вторым плюсом считается то, что такой тип распределяет горючую смесь равномерней.

Однако есть минусы и у него. Главным минусом является то, что такое устройство относительно недолговечно. Из-за того, что на мощных моторах быстро изнашивается распределительный и подкачивающий насос, его ставят на для легковых автомобилей. Устройство распределительной помпы высокого давления позволяет во время работы заливать дизель в пространство, которое расположено над плунжерами, а затем отправлять его в цилиндры. Самую главную работу, а именно подачу топлива, устройство осуществляет посредством низкого давления. Низкое давление для подачи топлива создает насос, который подкачивает дизель. Смазывание этого насоса производится дизелем, которое заливается автоматически в корпус.

Третий тип ДНВД для дизельного двигателя называется магистральным. Этот тип используется на двигателях с автоматическим впрыском дизельного топлива. Чаще всего такая конструкция оснащается . Магистральные насосы обеспечивают достаточно высокую силу относительно других ТНВД.

Сила, которую создает этот топливный насос высокого давления, достигает 180МПА. Конструкция позволяет устанавливать от одного до трех плунжеров в это устройство.

Привод плунжеров, как и в других устройствах, осуществляется посредством распределительного вала. Плунжеры крепятся к данному валу при помощи жестких пружин, которые сжимаются, вследствие чего топливный плунжер движется вниз и отправляет соляру в цилиндры. Количество кратной подачи топлива корректируется автоматически с помощью клапана дозировки топлива, который открывается в нужный момент, и соляра поступает в цилиндры. На самом деле клапан здесь играет роль исполнителя, все основное управление узлами устройства на себя берет электронный блок управления. На схеме из Интернета можно рассмотреть, что сигнал с датчика идет на блок управления, а тот в свою очередь устанавливает клапан в нужное положение.

Ремонт и замена

Нередко ТНВД приходит в негодность, и его требуется заменить. Исходя из того, что он бывает нескольких видов, то и ремонт всегда разный. Механический насос можно починить своими силами. Главное, чтобы починить его, нужно найти схему в Интернете.

После того, как будут произведены работы по снятию насоса, требуется найти неисправную деталь и заменить ее новой. Затем, воспользовавшись той же схемой, нужно собрать его обратно и установить на автомобиль. Если с механическим насосом все просто, то остальные два самостоятельно починить уже возможно не получится. Некоторые автосервисы берутся за такой ремонт, который обходится в копеечку. Нередко сломанные подкачивающие и распределительные топливные насосы просто выкидывают и покупают новые.

Резюме

Одной из важных составляющих автомобиля считается ТНВД. Существует три вида топливных насосов высокого давления, каждый из которых имеет свои особенности. Каждая помпа высокого давления имеет свои характеристики и устанавливается на двигатель, рассчитывается на определенные нагрузки.

Все насосы высокого давления оснащены подкачивающими помпами низкого давления. Они нужны для того, чтобы подавать дизель в ТНВД. Чаще всего ТНВД устанавливаются на автомобили с дизельными моторами. Несмотря на то, что существует несколько видов помп для двигателей, все они обладают одинаковой целью, и схема их работы практически не различается.

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

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

Классификация ТНВД

Топливные насосы высокого давления классифицируются по следующим признакам:

по числу плунжеров:

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

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

по виду привода плунжера:

• механический;
• гидравлический;
• пневматический;

по методу дозирования топлива:

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

Распределительные ТНВД подразделяются на плунжерные и роторные .

Многоплунжерные ТНВД с механическим приводом

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Устройство и работа насосной секции ТНВД

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

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

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

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

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



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

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

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

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

Особенности устройства ТНВД двигателя КамАЗ-740

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

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

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

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

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

Устройство и работа ТНВД распределительного типа

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

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

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

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

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



Двигатель — это сердце автомобиля. От его нормального функционирования зависит возможность движения. Одну из важнейших ролей в этом узле играет топливный насос высокого давления. ТНВД обеспечивает мотор топливом, давая ему возможность работать в оптимальном режиме.

Немного истории

В действительности всё началось довольно давно. Уже в первых стационарных двигателях Рудольф Дизель предполагал наличие устройства ТНВД. Гениальный инженер и конструктор понимал, что для самовоспламенения топливной жидкости топливо должно попадать внутрь под большим давлением.

Внимание! Результатом многолетних экспериментов стал аппарат, который полностью работал за счёт самовоспламенения топливной смеси.

В то время для впрыска использовался компрессор. Он был довольно громоздким и сильно утяжелял основную конструкцию. К его достоинствам можно было причислить большую в то время мощность. Но создание первого рабочего устройства ТНВД произошло только в 20-х годах ХХ века. Автором изобретение значится Роберт Бош. Созданная им конструкция обладала высокой надёжностью и в то же время была довольно компактной.

Впервые устройство ТНВД появилось на серийных автомобилях в 1927 году. Но поначалу установка осуществлялась только на грузовые транспортные средства. Прорыв произошёл в 1936 году. Именно тогда топливный насос высокого давления был впервые установлен на легковое авто.

Что собой представляет ТНВД

ТНВД создаёт нужное давление, чтобы топливо поступало внутрь конструкции. Но это не единственная его функция. Устройство также отвечает за распределение смеси между форсунками. Проще говоря, если ТНВД работает нестабильно, то многократно возрастает расход топлива и падает мощность двигателя.

ТНВД соединяется с форсунками при помощи трубопровода. Нижняя часть форсунки представляет собой распылитель, через который внутрь цилиндров попадает топливная жидкость. Там она в результате воздействия высокого давления воспламеняется.

Каждый распылитель имеет миниатюрное отверстие. Оно служит для того, чтобы подавать топливо в распылённом виде. Такая форма способствует его быстрому возгоранию. Важную роль играет выбор момента, когда смесь должна попасть внутрь.

Внимание! Момент впрыска зависит от угла опережения.

Устройство ТНВД в сочетании с форсунками работает как часы. При этом за смазывание штифтов и плунжеров отвечает само дизельное топливо, которое подаётся по системе в процессе работы.

Чтобы понять, как работает система нужно проследить путь топлива, которое оно проходит от топливного канала к канавке. Условно его можно поделить на шесть этапов:

1. топливный канал,
2. форсунка,
3. втулка,
4. плунжер,
5. выемка,
6. канавка.

Именно по такой схеме подаётся топливо, когда речь касается ТНВД с плунжерными парами, которые имеют рядное расположение. Подробнее об этой системе будет написано ниже.

Какими бывают ТНВД

Автомобильная индустрия постоянно развивается. Неудивительно, что от момента изобретения первого устройства ТНВД было создано множество прототипов. Причём схема работы каждой системы немного отличается. В итоге на данный момент можно выделить три вида топливных насосов высокого давления:

• Рядный. Внутрь топливо попадает посредством плунжерной пары.
• Магистральный. Топливо подаётся на аккумулятор.
• Распределительный. Топливо распределяется по всем цилиндрам при помощи плунжерной пары.

В основе каждого механизма лежит плунжерная пара. Она объединяет в себе цилиндр и поршень. Конструкция должна выдерживать высокие нагрузки. Поэтому для её изготовления используется высококачественная сталь.

В зависимости от вида ТНВД имеются определённые отличия в конструкции и принципе работы. О каждом из описанных выше видов будет рассказано более подробно дальше.

Рядный ТНВД — принцип работы и устройство

Стоит признать, что подобные устройства на данный момент практически не используются в двигателях автомобилей. Тем не менее до 2000 года эта технология активно применялась в машиностроении.

Внимание! Важным преимуществом рядных насосов является высокая надёжность. Поэтому в грузовом транспорте подобные виды устройств всё ещё применяются.

Рядный ТНВД способен функционировать даже на самом низкокачественном топливе. Подобное становится возможным благодаря тому, что конструкцию можно смазывать даже смазкой из дизельного мотора. Как результат возможна работа на самом низкокачественном топливе.

Устройство рядного ТНВД имеет число плунжерных пар аналогичное количеству цилиндров. Каждый плунжер находится внутри корпуса. Топливные каналы при этом проходят внутри него.

Движение пары происходит благодаря кулачковому валу. Он в свою очередь движется при помощи коленвала. Кулачок наезжает на толкатель. В результате этого действия плунжерная пара идёт вверх. При этом происходит открытие и закрытие отверстий, отвечающих за впуск и выпуск. Появляется давление и открывается клапан. Топливная смесь попадает в соответствующую форсунку благодаря ТНВД.

Регулировка осуществляется механическим и электронным способом. При первом варианте для того, чтобы что-то произошло, необходим поворот плунжерной пары ТНВД. Это действие происходит во втулке за счёт шестерни, соединённой с рейкой. Электронное управление возможно только с использованием дорогостоящего компьютерного оборудования.

Распределительный ТНВД — принцип работы и устройство

За работу отвечают 1-2 плунжера. Они одновременно обеспечивают работу каждого цилиндра двигателя. Благодаря подобным конструкторским новшествам инженерам удалось добиться следующих преимуществ:

• Уменьшение габаритов насоса.
• Равномерная подача топлива и как результат более стабильная работа мотора.

К сожалению, без недостатков обойтись не получилось. Распределительные ТНВД имеют устройство, которое слишком чувствительно к высоким нагрузкам. Естественно, это крайне негативно отражается на сроке эксплуатации аппаратов.

Внимание! Сейчас устройства такого вида устанавливаются на легковые автомобили небольшой мощности.

Магистральные ТНВД — принцип работы и устройство

Именно такие ТНВД чаще всего устанавливают на современные автомобили с дизельными двигателями. Главной особенностью деталей является то, что они выполняют функции инжекторных моторов. Одной из основных выступает нагнетание топливной смеси в рампу.

Устройство магистрального ТНВД способно обеспечить давление до 180 МПа. Это идеальный показатель для современного дизельного мотора, обеспечивающий его высокую производительность.

В магистральном насосе может быть разное количество плунжеров. Но он редко превышает отметку в три. Работают эти детали благодаря кулачковому валу. Хотя некоторые производители используют в конструкции шайбу. Для лучшего понимания рассмотрим функционирование устройства как алгоритм:

• Возвратная пружина действует благодаря кулачковому валу.
• Плунжер опускается вниз.
• Падает давление в компрессионной камере.
• Увеличивается внутренний объём.
• Открывается впускной клапан.
• Топливо поступает внутрь.

Естественно, что за подачу отвечает ЭБУ. Команды электронного блока напрямую зависят от потребностей двигателя. Результатом их исполнение является открытие или закрытие клапана.

Роль электронного блока управления в работе ТНВД

Важную роль в работе устройства ТНВД играет ЭБУ или электронный блок управления. Именно он отвечает за обработку данных и создание команд. Вся система работает благодаря датчикам, которые установлены в ключевых узлах автомобиля.

В процессе работы ЭБУ учитывается целый ряд параметров, начиная от силы нажатия на педаль газа и заканчивая температурой топлива. К другим важным параметрам, за которыми должен следить электронный блок управления можно причислить:

• частоту вращения вала,
• позицию иглы форсунки,
• скорость движения ТС,
• температуру охлаждающей жидкости,

Задача ЭБУ заключается в том, чтобы обработать всю эту информацию и послать команду устройству ТНВД. Результатом слаженной работы системы является оптимальное количество топлива.

Как только возникает дополнительная нагрузка, это фиксирует ЭБУ и в ТНВД сразу же приходит соответствующий сигнал. В нём заложена команда на увеличение подачи топлива в цилиндры.

Неисправности ТНВД

Безусловно, современные производители автомобилей стараются сделать всё возможное, чтобы увеличить срок эксплуатации своих изделий и минимизировать риск поломок. Но несмотря на это неполадки всё же случаются.

Есть ряд признаков, которые указывают на неисправность устройства ТНВД, к ним причисляют:

• Резкий скачок расхода дизтоплива.
• Появление чёрного дыма из глушителя с едким запахом.
• Постоянные соскальзывания ремня ГРМ с шестерни.
• Утечка.

Если ваше ТНВД начинает плохо работать, это сразу же отражается на стабильном функционировании двигателя. Одним из главных признаков неисправности является то, что с каждым разом становится всё сложнее завести автомобиль.

Тем не менее одних только перечисленных выше симптомов недостаточно для того, чтобы сразу же приступить к ремонту ТНВД. Необходимо точно установить причину неисправности. А для этого нужно провести диагностику.

Важно! Многие из перечисленных выше признаков могут относиться к неисправностям и других деталей, к примеру, форсунок.

Для проведения полной диагностики вам понадобится современное оборудование, которое позволит быстро и точно установить причину неисправности. После чего можно будет заменить повреждённый элемент.

Итоги

ТНВД играет крайне важную роль в устройстве автомобиля. Без него производительность дизельного двигателя была бы в несколько раз ниже. Неудивительно, что малейшая неисправность детали приводит к неполадкам.

К атегория:

Тракторы

Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления предназначен для подачи топлива под высоким давлением и в заданный момент точно отмеренных порций топлива к форсункам.

Количество подаваемого насосом топлива для каждого рабочего хода очень невелико. Например, дизель Д-240 трактора МТЗ-80 в зависимости от нагрузки получает в каждый из своих цилиндров за один рабочий ход плунжера от 0,005 до 0,06 г топлива под давлением 17,5 МПа и с частотой до 1100 подач в минуту. Порции топлива, подаваемые в цилиндры, должны быть одинаковые (неравномерность подачи при работе дизеля на номинальном режиме допускается до 6 %, а на режиме холостого хода до 30 %). Приведенные цифры позволяют сделать вывод, что топливный насос представляет собой прибор с очень высокой точностью.

На дизелях устанавливают плунжерные (поршневые) топливные насосы, состоящие из отдельных секций. Секции топливных насосов делают двух типов - простые, т. е. подающие топливо только к одной форсунке, и сложные, подающие топливо к двум, трем или четырем форсункам.

Секционные топливные насосы с простыми секциями называются рядными или многоплунжерными и обозначаются заводами-изготовителями по-разному.

Например, буквы и цифры в марке насоса ЛСТН-49010 обозначают: Л - левое исполнение, С - скоростной, Т - топливный, Н - насос, 4 - четырехплунжер-ный, 90 - диаметр плунжера 9 мм, 10 -ход плунжера 10 мм. Буквы и цифры в марке УТН-5ПА расшифровываются так: У - унифицированный, Т - топливный, Н - насос, 5 - номер модификации, П - правого исполнения, А - модернизированный.

Устройство секции (насосного элемента). Основные детали секции - плунжер (рис. 22, а, б) и гильза - изготовлены из высококачественной стали и тщательно подогнаны одна к другой. Над гильзой 6 установлен нагнетательный клапан с пружиной.

В верхней части гильзы имеются два отверстия: впускное (верхнее), предназначенное для входа топлива вовнутрь гильзы, и перепускное (расположенное ниже, на противоположной стороне гильзы), служащее для отвода из полости гильзы излишнего топлива.

На верхнем конце плунжера сделана винтовая канавка и просверлены радиальный и осевой каналы. При помощи всех этих устройств регулируется количество топлива, подаваемого насосом.

Поворачивается плунжер вокруг своей оси гладкой рейкой через хомутик и поводок плунжера (см. рис. 22, а) или зубчатой рейкой, воздействующей на зубчатый венец и втулку (см. рис. 22,6).

Привод насосного элемента состоит из кулачкового вала с кулачком, толкателя с роликом и пружины.

При вращении кулачкового вала кулачок набегает на ролик толкателя и перемещает его вверх. Толкатель, в свою очередь, поднимает плунжер, сжимая при этом пружину. Когда кулачок опускается и тем самым прекращает подъем плунжера, сжатая пружина, распрямляясь, заставляет плунжер и толкатель также перемещаться вниз.

Таким образом, во время работы топливного насоса плунжер все время совершает возвратно-поступательное движение.

Действие секции (насосного элемента). Когда плунжер 4 (рис. 23, I) находится в н. м. т., топливо, подаваемое подкачивающим насосом через впускное отверстие, заполняет полость гильзы. При движении вверх плунжер закроет оба отверстия в гильзе и давление топлива в полости гильзы повысится. Нагнетательный клапан при этом откроет топливу выход вверх, и оно по топливопроводу через форсунку поступит в камеру сгорания дизеля.

Как только винтовая канавка плунжера откроет нижнее перепускное отверстие 8 (см. рис. 23, III ), топливо из надплунжерного пространства по осевому и радиальному каналам начнет перетекать через перепускное отверстие в отводящий канал. Давление над плунжером при этом упадет, нагнетательный клапан под действием пружины сядет на свое гнездо и подача топлива к форсунке прекратится. При последующем вращении кулачкового ва‘ла топливного насоса процесс подачи топлива повторится.

Рис. 22. Простая секция топливного насоса высокого давления:
а, б-варианты конструкции; 1 - кулачок; 2- толкатель; 3, 16 - рейки; 4 - плунжер; 5, 8 - пружины; 6 - гильза; 7 - нагнетательный клапан; 9 - радиальный канал; 10 - хомутик; 11 - поводок; 12 - осевой канал; 13 - впускное отверстие; 14 - перепускное отверстие; 15 - винтовая канавка; 17 - зубчатый венец; 18 - втулка.

Рис. 23. Схема действия простой секции топливного насоса высокого давления:
1 - нагнетательный клапан; 2 - впускное отверстие; 3 - гильза; 4 - плунжер; 5 - поводок; 6 - винтовая кромка; 7 - радиальный канал; 8 - перепускное отверстие; I, II, III , IV и V - различные положения плунжера в гильзе.

Если плунжер повернуть по часовой стрелке до отказа, то наступит такое положение, при котором отверстие радиального канала расположится против перепускного отверстия (см. рис. 23, IV), одновременного перекрытия обоих отверстий не произойдет и подача топлива прекратится - дизель работать не будет. Таким способом останавливают работающий дизель.

Чтобы иметь представление о том, как влияет поворот плунжера на подачу топлива насосным элементом, решим небольшую задачу.

На рисунке 23, показано, как меняется активный ход плунжера (т. е. ход, при котором происходит подача топлива). Определим количество топлива G (г), подаваемого элементом при двух различных положениях плунжера в гильзе, зависящих от положения поводка (а или б). При этих положениях, как видно из рисунка, рабочий ход плунжера изменяется от 1 = 0,2 см до / = 0,1 см.

Устройство топливного насоса рассмотрим на примере универсального топливного насоса, устанавливаемого на различных дизелях.

Основой насоса служит корпус (рис. 24, а), отлитый из алюминиевого сплава. В нижней части корпуса на шариковых подшипниках установлен кулачковый ва, а над ним в соответствующих гнездах - толкатели. В верхней части корпуса в соответствующих выточках помещены гильзы топливных секций с плунжерами и нагнетательные клапаны 6 с седлами.

Рис. 24. Секционный простой топливный насос: а - общий вид; б - схема смазки насоса; 1 - толкатель; 2 - рейка; 3 - зубчатый венец; 4 - плунжер; 5 - гильза; 6 - нагнетательный клапан; 7, 13 - каналы; 8 - трубка; 9 - полый болт; Ю - корпус; 11 - регулятор; 12 - кулачковый вал; 14 - перепускной клапан; А, Б - пробки.

Поворот всех четырех плунжеров производится одновременно рейкой через зубчатые венцы. Рейка соединена с регулятором, укрепленным с правой стороны корпуса топливного насоса.

Топливо в насос поступает по трубке, а для подвода его к плунжерным парам и отвода излишнего топлива от них сделаны каналы. В каналах перепускной клапан поддерживает нужное давление в пределах от 0,07 до 0,12 МПа. При увеличении давления сверх нормы клапан открывает отверстие и перепускает топливо через полый болт и трубку в подкачивающий насос.

Над каждым из кулачков располагается толкатель с роликом. Этот ролик при вращении кулачкового вала катится по профилю кулачка и заставляет толкатель подниматься, а также опускаться в прежнее положение под действием пружины.

Смазывают подшипники кулачкового вала, толкатели и детали регулятора у разных топливных насосов по-разному. У одних масло заливают через отверстие, закрываемое пробкой А, до уровня отверстия, закрываемого пробкой Б. У других насосов масло (см. рис. 24, б) из масляной магистрали двигателя по сверлениям в установочном фланце и в корпусе насоса под давлением попадает в зазор между корпусом и толкателем и заполняет полость насоса. Из этой полости по специальному каналу масло перетекает в полость регулятора. По достижении нужного уровня масло по продольному каналу в корпусе насоса сливается через картер распределительных шестерен в картер двигателя.

Секционные топливные насосы со сложными секциями называют насосами распределительного типа, а иногда и одноплунжерными. Предприятия-изготовители обозначают их двояко, например 211.1111004 или НД21/41, 212.111104 или НД21 /2-4: НД - насос дизельный, 21 - индекс обозначения односекционной модели насоса, 211 или 212 - индекс обозначения модификации односекционной модели, 1111 -номер типовой подгруппы (топливный насос), 004 - порядковый номер в пределах типовой подгруппы, 41-для четырехцилиндровых двигателей, 2-4 для двухцилиндровых двигателей.

Устройство секции. Насосный элемент состоит из головки (рис. 25), в центральном отверстии которой установлен плунжер с осевым и радиальным каналами для прохода топлива.

Рис. 25. Сложная секция топливного насоса:
1, 19 - кулачки; 2 - ролик; 3 - пружина; 4 - зубчатая втулка; 5 - плунжер; 6 - дозатор; 7, 11, 14, 15 - каналы; 8 - штуцер; 9 - нагнетательный клапан; 10 - головка; 12 - привод дозатора; 13 - толкатель; 16 - обратный клапан; 17, 18 - шестерни.

Головка и плунжер изготовлены из высококачественной стали и тщательно подогнаны один к другому с зазором 0,0010…0,0022 мм.

В верхней части головки сделаны каналы для подвода топлива и для отвода его в штуцеры, в которых расположены нагнетательный и обратный клапаны. В средней части головки в специальном окне на плунжер надет дозатор. Дозатор при помощи привода можно в некоторых пределах передвигать вверх и вниз по плунжеру.

Привод насосного элемента состоит из кулачкового вала с кулачком, толкателя с роликом и зубчатой втулки, получающей вращение от промежуточной шестерни, приводимой во вращение шестерней, жестко сидящёй на валике регулятора.

Форма кулачка зависит от числа цилиндров, которые обслуживает данная секция. Например, кулачок устанавливают на насосе, обслуживающем четырехцилиндровые двигатели, а кулачок - на насосах односекцион-ных для трехцилиндровых двигателей и на двухсекционных для шестицилиндровых двигателей.

Действие секции. При вращении кулачкового вала кулачок поднимает толкатель, а вместе с ним и плунжер. Пружина при этом сжимается. После того как выступ кулачка пройдет в. м. т., пружина 3, распрямляясь, заставит опускаться и плунжер с толкателем. Одновременно с этим под действием зубчатой втулки плунжер совершит поворот на 1/4 оборота.

Когда плунжер (рис. 26, а) находится в н. м. т., топливо через впускное отверстие заполнит внутреннюю полость втулки. При вращении кулачка плунжер толкателем перемещается вверх и одновременно под действием зубчатой муфты поворачивается вокруг своей оси. В тот момент, когда верхний конец плунжера перекрывает впускное отверстие втулки (см. рис. 26, 11, а), радиальное отверстие плунжера устанавливается против одного из отверстий во втулке. Через это отверстие топливо проходит в канал 6 и, открывая своим давлением нагнетательный и обратный клапаны, направляется по топливопроводу к форсунке, которая подает его в распыленном виде в камеру сгорания первого цилиндра двигателя (см. рис. 26, б).

Когда радиальный канал плунжера выходит из дозатора (см. рис. 26, III , а), начинается слив топлива в подкачивающий насос. Давление в каналах падает, клапан закрывает проход топливу, а клапан немного приоткрывается и тем самым разгружает трубопровод от избыточного давления. Подача топлива в цилиндр прекращается.

Рис. 26. Секционный сложный топливный насос:
а -схема действия секции; б - схема действия насоса; 1 - плунжер; 2 - дозатор; 3,6 - каналы; 4,9 - отверстия; 5 - полость; 7, 8 - клапаны; 10 - толкатель; II - кулачок; 1, II, III , IV - отдельные моменты работы секции.

При дальнейшем вращении кулачкового вала и набегании на ролик толкателя следующего выступа кулачка процесс повторяется с той только разницей, что плунжер за это время успевает повернуться на ‘Д оборота вокруг своей оси и верхнее радиальное отверстие 9 в плунжере разместится против отверстия в гильзе, соединенного со следующим каналом. По этому каналу топливо поступает к форсунке третьего цилиндра (см. рис. 26, б). При набегании третьего выступа кулачка топливо подается в канал и через него к форсунке четвертого цилиндра. И, наконец, при набегании четвертого выступа кулачка топливо подается в канал и через него к форсунке второго цилиндра. Этим обеспечивается своевременная и правильная подача топлива в цилиндры дизеля с порядком работы 1-3-4-2.

Если дозатор поставить в самое низкое положение (см. рис. 26, IV, а), то отсечное отверстие не будет закрываться и насос прекратит подачу топлива к форсункам - дизель остановится. Во время работы дизеля перемещением дозатора управляет регулятор частоты вращения, поддерживающий режим работы дизеля, установленный трактористом при помощи рычага акселератора.

Устройство топливного насоса с такими секциями рассмотрим на примере насоса НД-21/41 односекционного, распределительного типа, предназначенного для установки на четырехцилиндровые дизели.

Основной частью насоса служит алюминиевый корпус (рис. 27, а), в нижней части которого на шариковых подшипниках укреплен кулачковый вал с кулачком, имеющим четыре выступа. Над кулачком расположен толкатель, приводящий в действие насосную секцию насоса. Вращение плунжера секции осуществляется через вал регулятора. С кулачковым валом соединен вал с эксцентриком для привода в действие топливного насоса низкого давления. На боковой стенке корпуса насоса укреплен механизм управления подачей топлива путем передвижения дозатора на плунжере вверх или вниз.

В насосах этого типа, устанавливаемых на дизели с турбокомпрессором, дополнительно используют специальное устройство - ограничитель дымления (ОД).

Ограничитель дымления. Назначение. Во время пуска и набора нужной частоты вращения в цилиндры дизеля поступает воздуха значительно меньше, чем при работе дизеля, когда турбокомпрессор направляет в цилиндры достаточное количество воздуха. Это приводит к тому, что топливный насос, отрегулированный на подачу топлива в цилиндры, заполненные большим количеством воздуха, подает топлива больше, чем оно может там сгореть, а это, в свою очередь, вызывает появление из выпускной трубы черного дыма и перегрев деталей дизеля. Чтобы избежать этого, необходимо в момент пуска и набора оборотов коленчатым валом дизеля и турбокомпрессора снижать количество топлива, подаваемого насосом в цилиндры. Эту задачу и выполняет огра-ничитель дымления.

Устройство и действие. ОД состоит из коробки (см. рис. 27,6), внутри которой находится диафрагма, подвижного упора, штока и пружины. Полость А внутри коробки соединена трубкой с впускным коллектором дизеля.

Рис. 27. Секционный топливный насос со сложными секциями:
а - общий вид; б - ограничитель дымления; 1 - механизм управления подачей топлива; 2 - дозатор; 3- корпус; 4 - насосная секция; 5 - регулятор; 6, 8 - валы; 7- эксцентрик; 9 - кулачок; 10 - кулачковый вал; 11, 17 - штоки; /2 -упор; 13 - коробка; 14 - трубка; 15 - диафрагма; 16 - пружина; 18 - рычаг; 19 - впускной коллектор дизеля; А - полость.

Когда дизель не работает, пружина через шток ставит упор в такое положение, при котором он упирается в рычаг и удерживает его, не позволяя тем самым корректору увеличить цикловую подачу топлива. Когда же работающий дизель установится на заданный режим, турбокомпрессор наберет нужные обороты, давление в коллекторе повысится и передастся по трубке в полость А ограничителя дымления. Воздух при этом будет давить на диафрагму, сожмет пружину и через шток повернет упор так, что он освободит рычаг, который после этого войдет в соприкосновение со штоком корректора и обеспечит нормальную (более высокую) подачу топлива насосом.

К атегория: - Тракторы