Устройство и принцип работы насосов высокого давления (ТНВД)

Дизельный двигатель весьма сложный механизм. Его работа во многом напоминает современные инжекторные системы, которые пришли на смену карбюраторам. Однако работа дизеля невозможна без топливного насоса высокого давления, или как его называют опытные водители ТНВД. В дизельных двигателях насос выполняет сразу 2 важнейшие функции:

• Устройство нагнетает топливо под необходимым давлением.
• Регулирует момент начала впрыска.

Последняя функция, правда, с тех пор как появились аккумуляторные системы впрыска, досталась форсункам, которые управляются уже с помощью электроники. Чтобы понять принцип по которому работает топливный насос высокого давления, давайте подробно разберем устройство этого механизма.

Конструктивные особенности ТНВД

Практически все ТНВД имеют примерно одинаковую конструкцию. Основой механизма является плунжерная пара, объединяющая в себе цилиндр и поршень. Делают ее из прочнейшей стали, способной выдерживать очень сильные нагрузки.

В остальном насосы в зависимости от конструкции делятся на несколько видов:

• Рядный. Топливо в этом случае, в цилиндр нагнетается с помощью отдельной плунжерной пары.
• Распределительный. В этом случае с помощью нескольких плунжерных пар топливо распределяется сразу по всем цилиндрам.
• Магистральный. Устройство служит исключительно для подачи топлива на аккумулятор.

В зависимости от вида принцип работы каждого из устройств совершенно различен, поэтому остановимся на них более подробно.

Рядный ТНВД

А легковые автомобили насосы такого вида перестали устанавливать еще в 2000 году. Однако. Однако сама конструкция устройства настолько надежна, что для грузового транспорта их используют, и по сей день. Рядный топливный насос высокого давления, можно смазывать маслом из системы смазки дизельного двигателя, что позволяет устройству работать даже на самом низкокачественном топливе.

Что касается внутреннего устройства рядного насоса, то он имеет количество плунжерных пар, аналогичное количеству цилиндров. Плунжеры установлены в самом корпусе, в нем же есть и топливные каналы. Плунжерные пары движутся от усилия кулачкового вала, который, в свою очередь, приводится в движение коленвалом автомобиля. Выглядит это следующим образом: кулачок набегает на толкатель плунжерной пары, которая, в свою очередь, двигается вверх по втулке, закрывая и открывая впускное и выпускное отверстие. В результате этих действий возникает давление, которое открывает клапан нагнетания и через него топливо подходит к нужной форсунке.

Регулировка рядного ТНВД, возможна как механическим способом, так и с применением электроники. В первом случае регулировка производится при помощи поворота плунжерной пары во втулке. Делается это при помощи шестерни, соединенной, с зубчатой рейкой. Что касается электронной регулировки, тут понадобится специальное дорогостоящее оборудование, которое можно найти только в автосервисе.

Распределительный ТНВД

Топливный насос высокого давления

В случае с ТНВД такого вида, всю работу выполняют один или максимум два плунжера, обслуживающие одновременно все цилиндры двигателя. Подобная конструкция в отличие от предыдущих дает таким насосам ряд преимуществ:

• Насосы такого вида гораздо легче и меньше по размерам.
• Они обеспечивают равномерность подачи топлива, что положительно сказывается на работе двигателя.

Однако главный недостаток заключается в том, что такие ТНВД, крайне недолговечны и неустойчивы к повышенным нагрузкам. Фактически вышеперечисленные свойства влияют на то, что распределительные насосы высокого давления ставят только на легковые автомобили с гораздо меньшей, чем у грузовиков мощностью двигателя.

Магистральные ТНВД

Пожалуй, самые современный топливный насос высокого давления. Он идеально подходит для нового дизельного двигателя. Используются они исключительно в аккумуляторной системе впрыска топлива. Устройство фактически делает работу инжекторного двигателя и нагнетает топливо в рампу. Принцип работы таких насосов обеспечивает максимально, возможно, давление топлива, вплоть до 180 МПА, что необходимо для современного дизельного двигателя.

Количество плунжеров в магистральных насосах варьируется от 1 до 3, в зависимости от двигателя. В действие они приводятся также при помощи кулачкового вала или шайбы. На практике это выглядит следующим образом:

• Под действие возвратной пружины, которая двигается при вращении кулачкового вала, плунжер начинает движение вниз.
• Вследствие этого уменьшается давление в компрессионной камере и увеличивается ее объем.
• После открывается впускной клапан и в камеру начинает поступать топливо.

Подачей топлива управляет электронный блок ТНВД. Тут все зависит от потребности дизельного двигателя. Обычно клапан открыть полностью, однако, при необходимости электронный блок подает сигнал, и с помощью клапана регулирует количество поступающего топлива.

Неисправности ТНВД

Независимости от вида установленного ТНВД или надежности самого дизельного двигателя рано или позже – устройство начинает барахлить.

Несмотря на то что принцип работы у различных видов ТНВД в каждом случае иной, признаки неисправности устройство имеет практически аналогичные:

• Увеличивается расход топлива.
• Подача топлива к форсунке от ТНВД нарушена.
• Ремень ГРМ соскальзывает с шестерни ТНВД.
• Протекает топливо из насоса.
• Двигатель плохо заводится.
• Автомобиль сильно дымит при движении.

Главное, прежде чем приступить к ремонту топливного насоса следует исключить другие виды неисправностей. Вышеперечисленные признаки лишь намек и на самом деле могут говорить о чем угодно, вплоть от неисправности самих форсунок. Именно поэтому первым делом следует провести полную диагностику дизельного двигателя. Желательно сделать это с применением современной электроники – тогда результат будет гарантированно точен, вам не придется тратиться на ненужный ремонт, а неполадки двигателя будут устранены на 100%.

Похожие темы

Всегда будьте в курсе наших новостей

Подпишись на ежедневную рассылку лучших новостей

Подписка бесплатна для любых мобильных абонентов Вы можете отказаться от рассылки в любой момент

Размещенная на сайте информация является собственностью администрации сайта и охраняется законом об авторском праве. Копирование информации возможно только при размещении активной гиперссылкой на страницу-источник.

Материалы: http://autodont.ru/fuel-system/tnnd/vidy-toplivnyx-nasosov-vysokogo-davleniya

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.

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.

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:

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.

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.

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.

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.

Материалы: http://mashintop.ru/articles.php?id=2657

Принцип работы, устройство и виды топливного насоса высокого давления.

Подает горючую смесь под высоким давлением в топливную систему двигателя внутреннего сгорания (ДВС), регулирует вспрыск топлива в определенные моменты Топливный насос высокого давления (ТНВД). Топливный насос высокого давления один из важнейших механизмов для двигателя, как бензинового, так и дизельного.

В основном топливный насос высокого давления применяется в дизельных двигателях, в бензиновых двигателях ТНВД применяется в тех двигателях, где есть система непосредственного впрыска. В бензиновых двигателях насос работает с наименьшей нагрузкой, т.к. в бензиновых двигателях не настолько давление высокое.

Топливный насос высокого давления имеет основные механизмы: плунжер (поршень) и цилиндр (втулка) небольшого размера, они объединяются в плунжерную систему (пару), которая выполнена из высокопрочной стали с большой точностью.

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

ТНВД предназначен для своевременной подачи горючей смеси в топливную систему, также служит для распределения топлива через форсунки в цилиндры, в зависимости от типа двигателя.

Связующим звеном служат форсунки, соединяющиеся насосом с трубопроводами. Нижней распылительной частью, в которой находятся маленькие отверстия для впрыска топлива с последующим его воспламенением форсунки соединены с камерой сгорания. Определяется момент впрыска в камеру сгорания углом опережения.

Топливные насосы бывают трех типов:

Насос распределительного типа оснащается одним или двумя плунжерами, это зависит от объема двигателя и нужного объема топлива.

Эти плунжера служат для работы всех цилиндров двигателя, цилиндров может быть 4 или 6 или 8 или 12. Распределительный насос компактный, небольшой по весу (если сравнивать с рядным) и обеспечивает наиболее равномерную подачу топлива. Недостатком такого насоса является его небольшой срок эксплуатации, такие насосы монтируются на легковые машины.

Топливный насос высокого давления распределительного типа имеет различные приводы плунжера, все приводы кулачковые, бывают торцевыми, внутренними, внешними.

Торцевые и внутренние приводы считаются наиболее надежными, они лишены нагрузок, создаваемых давлением топлива на приводной вал, соответственно эксплуатируются значительно дольше, чем насосы с внешним кулачковым приводом.

Автопроизводители предпочитают насосы фирм Bosch и Lucas, которые оснащаются торцевым и внутренним приводом, российские насосы серии НД имеют внешний привод.

Привод торцевой кулачковый.

Основным элементом такого привода является распределительный плунжер, который создает давление и распределяет топливо в топливных цилиндрах. Плунжер-распределитель совершает вращательные и возвратно-поступательные движения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

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

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

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

Количество подаваемого топлива осуществляется электромагнитным клапаном (электронно) или механически (центробежная муфта). Регулировка происходит с помощью поворота на определенный угол не вращающегося, регулировочного кольца.

Работа насоса выглядит так: закачивается определенное количество топлива в пространство над плунжером, топливо распределяется по цилиндрам, за счет чего нагнетается давление, после чего плунжер возвращается в первоначальное положение.

Привод внутренний кулачковый.

При приводе кулачковом внутреннем топливо подается и распределяется плунжером и распределительной головкой, такой привод используется в распределительных ТНВД роторного типа, например, в насосах Bosch VR, Lucas DPS, Lucas DPC.

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

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

Распределительные насосы с внешним приводом уже практически не используются.

Топливный насос высокого давления рядного типа.

В этом насосе плунжерные пары располагаются друг возле друга( отсюда и название), каждая плунжерная пара подает топливо в один цилиндр. Количество плунжерных пар равно количеству цилиндров.

В насосном корпусе есть каналы входа и выхода, там и устанавливаются плунжерные пары. Запускаются с помощью кулачкового вала, который соединен с коленвалом, от него и вращение передается.

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

Время подачи горючего и его количество осуществляется при помощи механического прибора или электронно. Время подачи горючего и его количество зависит от оборотов двигателя (коленчатого вала).

При механической подачи используется центробежная муфта, прикрепленная к кулачковому валу. Внутри муфты находятся грузики, которые перемещаются под воздействием центробежной силы.

При увеличении оборотов двигателя происходит ранний вспрыск топлива, при снижении оборотов поздний вспрыск.

Насосы рядного типа надежные, смазываются моторным маслом, которое поступает из системы смазки мотора. Рядные насосы хорошо переносят относительное качество топлива, но они очень объемные и используются в основном на грузовых машинах.

Топливный насос высокого давления магистрального типа.

Насосы магистрального типа стоят в системе Common Rail, где топливо перед тем, как поступить к форсункам сначала накапливается в топливной рампе. Магистральный насос может обеспечить большую подачу топлива — свыше 180 МПа.

Топливный насос магистрального типа бывает одно плунжерным, двух плунжерным или трех плунжерным. Привод плунжера имеет кулачковую шайбу или вал, которые крутятся.

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

При поднятии плунжера поднимается внутрикамерное давление и закрывается клапан впуска. Когда давление достигает максимума, происходит открытие впускного клапана, топливо нагнетается в рампу.

В топливном насосе высокого давления магистрального типа, подачей топлива занимается электроника.

Материалы: http://carsaround.ru/ustrojstvo-toplivnogo-nasosa-vysokogo-davleniya.html