Avtoargon.ru

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

Топливный насос низкого давления

Топливный насос низкого давления

Современные дизельные моторы, не в пример бензиновым собратьям, очень чувствительны к состоянию топливных магистралей и к качеству самого дизельного топлива. С качеством топлива понятно – грязь и вода выводят из строя форсунки и наконечники распылителей. Кроме того, топливные насосы высокого давления в грязной солярке рискуют выработать свой ресурс за считанные месяцы.

Но причем тут топливные магистрали? Оказывается, дизель, а конкретно, система впрыска топлива, качественно и точно может распылять солярку только при условии:

  • наличия в магистрали гомогенизированного, проще говоря, однородного по составу, дизельного топлива;
  • отсутствия колебаний давления горючего в магистрали;
  • отсутствия воздушных и паровых пробок в любой части топливной системы.

Самые примитивные китайские мотоблоки, собранные на базе полулитрового дизельного двигателя, имеют в своем составе топливный насос низкого давления. Точнее, небольшое прямоточное устройство, выполняющее функции ТННД. На любом дизеле современного автомобиля будет стоять электрический топливный насос низкого давления. Это значительно упрощает регулировку топливной аппаратуры, а также предохраняет всю систему подачи топлива от преждевременного износа и разрушения. Для более грубой и тяжелой дизельной техники электрический насос низкого давления может стоять в паре с дополнительным, имеющим механический привод. Немецкие производители любят даже интегрировать в одном блоке агрегаты высокого и низкого давления, а они, равно как и французы, могут считаться законодателями моды в двигателестроении.

Многие из собственного опыта предпочитают обходиться резиновой грушей с клапаном, позволяющей закачать горючее из бака и выдавить воздух из питающей магистрали. Есть немало любителей выгонять воздух из труб с помощью стартера, предварительно отвернув гайку штуцера топливопровода низкого давления.

Всю подобную работу с успехом выполняет топливный насос низкого давления дизельного двигателя. Иногда для маломощных дизелей используют подкачивающий насос, который требует ручного усилия, по конструкции подобен топливному насосу низкого давления для бензинового карбюратора.

Какие функции выполняет ТННД

Исправная и стабильная работа электрического топливного насоса низкого давления дизельного двигателя важна прежде всего для успешного функционирования ТНВД. Дизельное топливо, как и бензин, при низком давлении в топливной магистрали склонно вскипать и образовывать паровые пробки. Выделившиеся пузырьки паров легких фракций и загустевшее остальное топливо склонны к разделению. Это значит, что в приемную рампу ТНВД будет поступать жидкость, постоянно меняющая свою вязкость. О нормальном и стабильном нагнетании горючего насосом подачи высокого давления в таких условиях говорить не приходится. Факел распыла в камере сгорания будет постоянно изменяться, не попадая в оптимальные параметры.

Может показаться, что повышенное давление в топливопроводе, ведущем от бака к ТНВД, может спровоцировать подтекание солярки на соединениях или уплотнениях. В реальности избыточное давление гарантирует отсутствие подсоса воздуха в уплотнении. Наоборот, при отсутствии насоса и низком давлении в магистрали обратный клапан или фильтр не способен удержать топливопровод в заполненном состоянии, и топливо медленно мигрирует обратно в бак.

Циркуляция горючего в подводящих магистралях

Важной задачей насоса подачи низкого давления в топливной цепи дизеля является поддержание постоянной циркуляции солярки в подводящих и дренажных трубопроводах. Казалось бы, абсолютно второстепенный процесс циркуляции топлива, не способный повлиять на работу дизеля в целом. Тем не менее, благодаря работе ТННД обеспечивается выравнивание химических и физических характеристик дизельного топлива, его подогрев и предупреждение расслоения.

Топливный приемник забирает в баке солярку с одного и того же уровня – глубины резервуара. Благодаря прокачиванию горючего через систему подачи топлива и дренажных магистралей, жидкость в баке систематически перемешивается и нагревается. Как результат, при низких температурах смолистые или парафинистые фракции горючего находятся в растворенном состоянии и не забивают сетки и фильтры.

В паре с ТННД всегда используется фильтр. Постоянное фильтрование позволяет эффективно удалить из солярки воду, попавшую в бак из заправочной цистерны и поглощенную из воздуха. Грязь и вода оседают на сменном картридже фильтра насоса низкого давления.

В конструкции топливных насосов чаще всего применяют электрический привод с рабочим элементом в виде мембраны или поршня. Большинство электрических насосов выполняют в виде самостоятельного блока, вмонтированного (погруженного) в топливном баке. Так уменьшаются потери от гидравлического сопротивления солярки, и обеспечивается эффективное охлаждение самого устройства.

Причиной плохой работы бывают:

  • накопления крупинок мусора в клапанах или снижение упругости возвратных пружин;
  • подклинивание или зависание рабочего элемента – поршня или мембраны.

В таких случаях топливный насос подачи низкого давления подлежит демонтажу и ревизии. Чаще всего помогает простая промывка и слив мусора и смол из дренажных полостей. Зачастую для ремонта можно использовать ремкомплект для ТННД, выпускаемый по лицензии китайскими авторемонтными заводами. Перед использованием лучше проверить стойкость китайского варианта к воздействию топливных фракций, подержав ремкомплект в солярке в течение суток.

В качестве примера конструкции электрических топливных насосов низкого давления для дизеля можно привести продукцию компании Racor – модули подготовки топлива. В одном корпусе такой конструкции объединены фильтр, подогреватель топлива на 150 Вт и сам насос.

Модуль легко обслуживается, картридж фильтра изготавливается из фирменного материала Aquabloc, его можно менять без разборки корпуса. В конструкции насоса предусмотрен специальный стакан-уловитель для обработки дренажа. Кроме того, в самом фильтре стоит датчик наличия в топливе воды, показания которого можно вывести на приборную панель.

Что такое топливный насос низкого давления более подробно можно посмотреть на видео:

Как работает японский дизель — Энциклопедия японских машин — на Дром

При обрыве синхронизирующего ремня привода распредвала все дизели надолго попадают в ремонт. В них гнутся клапаны, лопаются направляющие, появляются трещины на распредвалах и т. д. Поэтому дизель Nissan LD-28, имеющий цепь в приводе распредвала, гораздо надежней, чем дизель Toyota L или 2L. Турбины на дизельном двигателе также не добавляют спокойствия их владельцам. Правда, на дизелях 2L и 3L могут стоять турбины с охлаждением и служат они, конечно, дольше.

Все современные дизели комплектуются топливным насосом высокого давления (ТНВД) типа VE. И на Toyota, и на Mazda они в общем одинаковы, меняется только ход плунжера, т. е. подача топлива. На ТНВД может устанавливаться устройство компенсации большой высоты. Из-за снижения атмосферного давления на больших высотах соотношение «воздух/топливо» изменяется в сторону увеличения топлива. Выхлопные газы при этом приобретают черный цвет, т.е. топливо сгорает не все. Чтобы предотвратить это, устройство автоматически снижает объем впрыска топлива при полных нагрузках в зависимости от высоты над уровнем моря. На некоторых дизелях Toyota 2L может стоять электронное управление ТНВД . Никаких тросиков, рычагов и пружинок, только шаговые двигатели и соленоиды. Обычно эта «головная боль» стоит на машинах Toyota Crown. Отремонтировать и отрегулировать такой ТНВД в наших условиях очень сложно. Хотя в нем и регулировать-то нечего, всем управляет бортовой компьютер, а сколько вольт надо подать на тот или иной конкретный соленоид, можно только догадываться. Все современные японские дизели работают следующим образом : топливо всасывается из топливного бака топливным насосом, встроенным в ТНВД, через топливный фильтр-отстойник. Этот фильтр крепится к насосу ручной подкачки топлива, которым можно вручную, путем нажатия несколько раз на кнопку сверху, закачать топливо из бака и подать его в ТНВД. Затем всасываемое топливо питательным насосом подается в корпус ТНВД, туда, где расположены все механизмы насоса и, в частности, плунжер, который сжимает топливо. Сжатое в корпусе ТНВД (в задней, стальной его части) топливо поступает к форсункам поочередно, в соответствии с порядком работы цилиндров (1-3-4-2, хотя на корпусе ТНВД, сзади, обозначено А-В-С-D), и впрыскивается в камеру сгорания. Так как питательный насос подает топлива немного больше, чем перекачивает плунжер, то избыток топлива в корпусе насоса проходит через перепускной клапан в линию перелива, через которую возвращается в топливный бак. Эта линия перелива обычно именуется просто «обраткой». Циркулирующее топливо обеспечивает нагрев топлива в топливном баке, предотвращая его переход в парафинообразное состояние при низких температурах, а также смазывает и охлаждает ТНВД. «Обратка» подключена также и к форсункам, для того, чтобы они могли нормально закрываться (отсекаться) и лишнее топливо уходило в топливный бак. Наличие хоть малейшего подсоса воздуха во всасывающей линии ведет к появлению воздуха в ТНВД и к остановке двигателя. ТНВД типа VE работает следующим образом: питательный насос вытесняющего типа при каждом обороте всасывает фиксированный объем топлива (давление выброса топлива из питательного насоса зависит от работы клапана регулятора давления), с выхода питательного насоса топливо подается в корпус ТНВД. Плунжер насоса двигается взад-вперед и при этом также вращается. После всасывания топливо под давлением подается к напорному клапану каждого цилиндра в соответствии с порядком впрыска топлива, который определяется порядком работы цилиндров. Всережимный регулятор центробежного типа, установленный в верхней части ТНВД, перемещает по плунжеру кольцо протечки, перекрывающее канал протечки в этом плунжере и таким образом управляет объемом впрыска топлива. Таймер-распределитель гидравлического типа, установленный в нижней части ТНВД, работает в зависимости от давления топлива в корпусе насоса, а перемещение этим таймером роликового кольца задает угол опережения впрыска топлива. Если снять напряжение, подающееся на соленоид отсечки топлива при включенном зажигании, то он перекрывает поступление топлива под плунжер и двигатель останавливается. На всех современных японских дизелях нет фазы «продувка» после окончания фазы «выхлоп». Когда впускной клапан начинает открываться, выпускной уже закрыт. Сделано так потому, что при своем движении поршни подходят к головке блока почти вплотную, с тем чтобы обеспечить сжатие около 80. При замене прокладки головки блока учтите, что для дизельного двигателя Toyota 2L» фирма выпускает 6 типов прокладок, которые отличаются только толщиной. В систему автосервиса для ремонта поставляется только 3 типа. Аналогичная ситуация и с дизельными двигателями других фирм. Поэтому, прежде чем ставить новую прокладку, измерьте толщину старой и высоту подъема головки поршня над блоком в ВМТ. Все эти усложнения связаны с тем, что в камеру сгорания входит и вихревая подкамера, в которую и впрыскивается топливо. Там струя топлива разбивается о стержень накальной свечи, хорошо смешивается с воздухом и воспламеняется. Потом уже горящая смесь врывается в пространство над поршнем и, расширяясь, толкает его вниз. На абсолютном большинстве этих двигателей нет также дроссельной или воздушной заслонок, поэтому у них нет места, где бы был постоянно хоть какой-нибудь вакуум, а он необходим в первую очередь для вакуумного усилителя тормозов. Исходя из этого, японцы на генераторы своих дизелей устанавливают вакуумный насос, который смазывается под давлением от системы смазки двигателя и обеспечивает вакуум в специальной магистрали. На валу генератора одновременно крепятся и ротор насоса, и ротор генератора, поэтому генераторы с бензиновых двигателей так просто на дизельный двигатель не установишь. На некоторых новых дизельных двигателях («Toyota ЗС») стоит диафрагменный масляный насос, который, как и механический бензонасос карбюраторного двигателя, приводится от кулачка на распредвале. На всех японских дизелях устанавливаются свечи накаливания, которые служат для запуска холодного двигателя и распыления топлива, когда, как уже говорилось выше, струя из форсунки разбивается о стержень этой свечи накаливания и превращается в туман, который быстро нагревается и вспыхивает. На японских дизельных двигателях могут стоять свечи накаливания самых разных видой, отличаясь по длине, резьбе, рабочему напряжению, которое указано на их корпусе. На одном двигателе, например, Nissan LD-20 может быть установлено более четырех видов свечей. Поршни в японских дизелях при своем движении проходят почти вплотную к головке блока цилиндров, поэтому, если у вас в результате неправильной эксплуатации двигателя зубчатый ремень проскочит хотя бы на один зуб, поршни будут догонять головки клапанов, то есть двигатель будет стучать. При этом стук может быть такой громкий, что рядом с автомобилем будет страшно стоять. Ошибка в установке ремня в два, а тем более в три зуба ведет к поломке двигателя: гнутся клапаны, лопаются направляющие клапанов, стаканчики, регулировочные шайбы, коромысла и даже распредвал. На двигателе Toyota 1С распредвал однажды лопнул на четыре части — и все из-за разрыва резинового зубчатого ремня, который вовремя не заменили. Таким образом, в японских дизельных двигателях нет откровенно слабых мест, в основном они страдают из-за нашего топлива и нашего разгильдяйства — вовремя ремень не подтянули, вовремя масло не заменили, а потом еще заводить пытаемся «с толкача».

Читать еще:  Где находиться датчик температуры не газель 405 двигатель
Рис.1. Топливный насос высокого давления (ТНВД) типа EV.
1 — выход топлива от топливного фильтра; 2 — клапан регулятора, поддерживающий давление в корпусе ТНВД; 3 — винт регулировки регулятора оборотов с левой резьбой. Перед разборкой надо измерить штангенциркулем, на сколько он выступает из корпуса; 4 — регулировочный рычаг, присоединенный к тросику педали газа; 5 — грузик центробежного автомата регулятора оборотов (их всего четыре); 6 — выход топлива в линию перелива (в «обратку»); 7 — винт грубой регулировки подачи топлива (под пломбой, и при разборке его лучше не трогать); 8 — передаточный рычаг винта регулировки; 9 — соленоид отсечки топлива; 10 — плунжер ТНВД; 11 — выход топлива к форсунке; 12 — напорный клапан (у четырехцилиндрового двигателя их четыре по кругу); 13 — кольцо протечки; 14 — плоский кулачковый диск; 15 — поршень таймера-распределителя, управляющего опережением впрыска в зависимости от давления топлива в корпусе ТНВД; 16 — один из четырех роликов, набегая на который, плоский кулачковый диск при своем вращении перемещает туда-сюда плунжер насоса; 17 — муфта, передающая вращение от вала ТНВД к плоскому кулачковому диску; 18 — питательный насос, создающий при своем вращении определенное давление топлива в корпусе ТНВД; 19 — одна из четырех лопастей питательного насоса, которая при плохом топливе зависает в пазу, что приводит к снижению топлива в корпусе ТНВД; 20 — сальник 20*30, но корпус можно расточить под сальник 20*32, который найти несложно.

  • Перепечатка разрешается только с разрешения автора и при условии размещения ссылки на источник

Топливная система дизельного автомобильного двигателя: устройство и принцип работы

У многих из нас дизельные двигатели ассоциируются в первую очередь с шумными моторами, которые не отличаются должностными мощностными показателями. Однако современные дизели благодаря использованию автоматических систем управления и измененному принципу работы существенно прибавили в показателях мощности, избавились от характерной дрожи и своего тракторного звука. Неудивительно, что с учетом отличной тяги и топливной экономичности дизельные моторы сегодня пользуются все большей популярностью. В этой статье мы поговорим с вами о том, что представляет собой топливная система дизельного двигателя и что такое ТНВД.

Устройство

Дизели используют свойство солярки воспламеняться при высоком давлении. Именно поэтому особенностью устройства топливной системы у дизелей является наличие необходимости поддерживания высокого давления в системе.

При этом такие силовые агрегаты не имеют классических свечей накаливания, которые в бензиновых моторах воспламеняют смесь в цилиндрах.

Устройство топливной системы состоит из следующих элементов:

  • Фильтр грубой и тонкой очистки;
  • Топливный бак;
  • Подкачивающий насос;
  • Топливный насос высокого давления;
  • Форсунки.

В зависимости от конкретной модификации силового агрегата топливная система дизельного двигателя может иметь различные дополнительные элементы. Автовладельцу лишь необходимо знать какая компрессия должна быть в моторе его автомобиля.

Устройство системы питания у дизельного двигателя отличается простотой.

Принцип работы следующий:

  1. Из бака топливо при помощи топливного насоса высокого давления и дополнительного подкачивающего насоса помпового или шестеренчатого типа заканчивается в систему, проходя первоначально через фильтр грубой очистки, в котором из топливной смеси удаляются крупные включения.
  2. Непосредственно перед топливным насосом располагается уже фильтр тонкой очистки.
  3. Топливо через форсунки попадает в цилиндры, где под действием высокого давления, которое возникает за счет движения поршней, воспламеняется, что и приводит в движение поршни и коленвал.
Читать еще:  Двигатель ваз 2109 не заводится искра есть бензин

За создание в системе колоссального давления отвечает ТНВД. Для начала разберем, что такое ТНВД. Большинство модификаций таких топливных насосов высокого давления приходит в движение от вращающегося вала, который связан с распредвалом. Конструкция топливного насоса высокого давления состоит из нескольких секций, число которых соответствует количеству цилиндров.

Подобная сложная конструкция этого узла обуславливает высокую стоимость этой запчасти. Поэтому ремонт ТНВД приводит к существенным затратам автовладельца.

Непосредственно за подачу топлива в ТНВД отвечает подкачивающий насос, который забирает солярку из топливного бака. За дополнительное увеличение давления в системе отвечает специальный плунжер, который конструктивно находится за насосом высокого давления. Этот плунжер нагнетает топливо в форсунки, которые распыляют мельчайшие частички солярки внутри камеры сгорания.

Следует сказать, что использование сразу нескольких фильтрующих элементов обусловлено зависимостью долговечности и беспроблемности эксплуатации силового агрегата от качества используемого топлива. Именно поэтому вопросам качества используемой солярки необходимо уделить должное внимание.

Сегодня не редкость изготовление топлива с большим содержанием серы. Удалить из топлива такую серу с помощью фильтрующих элементов невозможно. Тогда как такая сера в солярке приводит к появлению нагара в топливной системе дизельного двигателя.

Форсунки

Большинство современных моделей дизелей используют специальные форсунки высокого давления, которые позволяют максимально качественно распрыскивать топливную смесь внутри цилиндра. Следует сказать, что чем мельче частички топливной смеси, тем устойчивее работа силового агрегата.

Современные форсунки изготавливаются с многочисленными отверстиями, поэтому распыление топливной смеси происходит во всех направлениях равномерно. Такие форсунки в процессе эксплуатации автомобиля могут выходить из строя, что приводит к необходимости их замены.

Причиной выхода из строя форсунок может также стать некачественная солярка, тогда как стоимость таких запчастей может находиться на достаточно высоком уровне.

Подача топлива в камеру сгорания выполняется форсунками под колоссальным давлением. В том числе и за счет такого высокого давления создаваемого форсунками происходит воспламенение топливной смеси.

“Именно в высоком давлении в системе и состоит основное отличие дизельного силового агрегата от бензинового мотора. Если в бензиновых силовых агрегатах воспламенение бензина происходит за счет искры от свечей зажигания, то в дизелях смесь воспламеняется самостоятельно за счет высокого давления.

Турбины

Большинство модификаций современных моторов используют дополнительные турбины, которые позволяют существенно повысить мощность силового агрегата. Отдельные силовые агрегаты оснащаются двумя, тремя и даже четырьмя такими турбинами. Использование таких небольших по объему нагнетателей позволяет одновременно улучшить показатели мощности и избавляет от характерной турбоямы, которая проявляется в существенной задержке ускорения при нажатии на педаль газа.

Современные турбированные дизели по мощности даже превосходят атмосферные бензиновые силовые агрегаты. При этом, по показателям топливной экономичности, они на 20-30% лучше, нежели чем бензиновые моторы.

В то же время следует сказать, что наличие турбины может отрицательно сказаться на показателях надежности силового агрегата. Во время работы турбина может вращаться с высокой скоростью, и при этом на этот узел неизменно приходится повышенная нагрузка. Поэтому не редкость поломки, которые вызваны усталостью этого узла, а также использованием некачественного масла.

Следует сказать, что устройство турбины дизельного двигателя отличается повышенной сложностью, и в большинстве случаев устранение таких неполадок заключается в замене вышедшего из строя элемента.

Тюнинг

Чип тюнинг дизельных двигателей может выполняться как путем перепрограммирования блока управления, так и за счет изменения давления турбины.

Следует сказать, что чип тюнинг дизельного двигателя отличается простотой и имеет доступную стоимость. При этом он позволяет существенным образом увеличить показатели мощности мотора без снижения его ресурса работы.

Отметим, что для качественной работы такого чипованного силового агрегата необходимо удалить катализаторы или поставить их обманки. Следует помнить о том, что чип тюнинг дизельного двигателя должен выполнять исключительно опытный специалист, который знает, какая компрессия должна быть в моторе.

В настоящее время существуют различные программы увеличения мощности силового агрегата путем перепрограммирования его блока управления. В данном случае имеется возможность как легкого тюнинга, так и кардинальное увеличение мощности.

Принцип действия и особенности исполнения ТНВД разных типов

Главной спецификой использования топливных насосов высокого давления (ТНВД) автомобильных двигателей является срабатывание форсунок на впрыск в конце такта сжатия в цилиндре. Современные моторы имеют высокую степень сжатия, особенно это касается дизелей, поэтому преодолеваемое давление само по себе велико, а ещё надо обеспечить значительный перепад, позволяющий тонко распылить топливо. Следовательно, давление на выходе ТНВД обязано достигать столь высокого уровня, насколько это вообще достижимо без неприемлемых затрат на оборудование.

  1. Использование ТНВД для моторов на лёгком и тяжёлом топливе
  2. Различные конструктивные исполнения ТНВД
  3. Индивидуальные плунжеры на каждую форсунку
  4. Группирование форсунок на общий плунжер с распределителем
  5. Работа насоса на общую магистраль
  6. Регулирование подачи топлива
  7. Роль давления в работе мотора
  8. Обеспечение надёжности и диагностика неисправностей

Использование ТНВД для моторов на лёгком и тяжёлом топливе

Прямой впрыск ранее применялся только на дизельных моторах, по крайней мере в автомобильной технике. Но успехи такого метода подачи топлива в авиации заставили разработать аналогичные системы и для массового автостроения. Особенно после начала глобальной борьбы за экономию и экологию. Сейчас принципы работы двигателей на разных видах топлива постепенно сближаются. Становится общепринятой для всех подача горючего непосредственно в цилиндр с использованием тонких механизмов распыления, многократного дозирования за один такт, аэродинамически сложного завихрения смеси и послойного воспламенения. Это требует высокого давления впрыска и быстродействующей топливной аппаратуры.

Функции подачи жидкого топлива обычно распределяются по двум насосам. Один подкачивает его из бака, а второй создаёт высокое давление. Соответственно и размещаются они в разных местах автомобиля, подкачивающий устанавливается в баке или около него, а ТНВД непосредственно на двигателе. Хотя случаются и исключения, особенно в последних поколениях. Для ТНВД требуется значительная мощность привода, а часто и точная синхронизация с системой газораспределения. Момент впрыска для дизеля имеет то же значение, что и опережение зажигание в случае бензомотора. Топливо воспламеняется сразу же во время впрыска в раскалённый после интенсивного сжатия газ. Если опоздать, то оно не успеет отдать всю свою энергию, а чрезмерное опережение вызовет жёсткую работу и снизит КПД мотора.

Различные конструктивные исполнения ТНВД

Общим для всех типов является наличие плунжерных пар. Это с высокой точностью подогнанные к цилиндрам поршни – плунжеры. На них оказывается жёсткое давление со стороны механизмов привода, а они в свою очередь передают его на топливо, минимальные зазоры обеспечивают значительное сжатие, нужное для качественного распыления. На топливную аппаратуру, включающую в основном ТНВД и форсунки с трубопроводами высокого давления, возлагаются три главные функции:

  • обеспечение максимально возможного давления впрыска;
  • регулирование количества подаваемого топлива в зависимости от режима работы двигателя (цикловая подача);
  • синхронизация момента впрыска в цилиндр или форкамеру.

Конструктивно это можно исполнить различными способами. Тот или иной выбирается в зависимости от поколения развития топливной аппаратуры и экологического класса, а также от предназначения двигателя.

Индивидуальные плунжеры на каждую форсунку

ТНВД многоплунжерной конструкции имеет схематически простое устройство. В нём имеется приводной кулачковый вал, через толкатели связанный с плунжерами. Надплунжерное пространство в каждом из цилиндров связано топливопроводом с форсунками. Каждому плунжеру соответствует своя форсунка одного из цилиндров двигателя.

Вращение кулачкового вала синхронизировано с двигателем таким образом, что перед впрыском происходит ход плунжера вниз, гильза цилиндра заполняется топливом, а затем кулачок с силой подаёт плунжер вверх. Давление нарастает, открывается нагнетательный клапан, порция топлива под напором впрыскивается через форсунку в цилиндр.

Дозирование подачи осуществляется зубчатой рейкой, которая поворачивает плунжеры, изменяя объём надплунжерного пространства, а значит и количество впрыскиваемой жидкости. Рейка связана с педалью акселератора. Регулирование момента впрыска достигается центробежной муфтой в приводе кулачкового вала.

Читать еще:  Что такое двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением

Плунжеры насоса могут располагаться в один ряд или в два, образуя V-образную конфигурацию. Она компактней, более жёсткая, а значит позволяет повысить давление впрыска.

Группирование форсунок на общий плунжер с распределителем

Насос можно сделать более компактным, если создавать давление одним плунжером сразу на несколько форсунок, распределяя топливо между ними специальным устройством. Распределитель может быть очень сложным, использовать электронное управление моментом впрыска и количеством топлива, но в простейшем случае это узел золотникового типа, синхронное вращение которого поочерёдно передаёт давление на нагнетательные клапаны форсунок.

Управление плунжерами может быть торцевого или роторного типа. В первом случае на плунжеры воздействует кулачковая шайба, профилированная с торца, во втором – шайба охватывает ротор с плунжерами по окружности, воздействуя на них через ролики. Разница не принципиальная, важнее организация распределения и управления моментом впрыска.

Подобные насосы для легковых дизелей первыми стали применять электронное управление. Появился и многофазный впрыск, поскольку компактность ТНВД позволила увеличить давление и быстродействие. Блок управления получил в своё распоряжение такие исполнительные механизмы, как регулятор опережения впрыска, клапан управления подачей, дополнительные регуляторы пуска и прогрева. Для работы он учитывает сигналы многочисленных датчиков, принимая во внимание температуру воздуха и топлива, скорость вращения, степень нажатия педали, давление турбонаддува и даже сигнал от датчика иглы форсунки. Без всего этого чистоту выхлопа обеспечить затруднительно.

Работа насоса на общую магистраль

Наиболее совершенно выглядят системы типа Common Rail, где роль насоса сводится к созданию и поддержанию давления в аккумулирующей рампе, от которой питаются все форсунки двигателя. Каждая из них является быстродействующим электрогидравлическим клапаном, открывающимся и закрывающимся по команде блока управления. Точность дозирование обеспечивается временем нахождения форсунок в открытом состоянии.

Управление всей топливной аппаратурой, включая насос, производится электронным блоком, собирающим информацию с датчиков. В частности, контролируется давление в топливной рампе. Чтобы поддерживать его на требуемом уровне, несмотря на переменный расход со стороны форсунок, в ТНВД магистрального типа вводится клапан дозирования, ограничивающий наполнение надплунжерного пространства при впуске топлива.

Устроен насос приблизительно так же, как и прочие плунжерные конструкции. Вал содержит кулачки, которые при вращении через ролик давят на плунжер. Для заполнения камеры топливом при открытом дозирующем клапане пружина перемещает плунжер к кулачковому валу. Далее жидкость сжимается и выдавливается плунжером через напорный клапан в рампу.

В зависимости от требуемой производительности насос может иметь один или несколько плунжеров. Вместо кулачкового вала — использоваться шайба радиального или торцевого типа.

Регулирование подачи топлива

Наиболее простым способом регулируется цикловая подача в аккумуляторных системах типа Common Rail. Электронное управление форсунками и их скорость открытия-закрытия позволяет не только определять, сколько горючего подаётся за один такт, но и осуществлять впрыск нескольким порциями. Например, на холостом ходу производится один или два импульса подачи для увеличения температуры в камере сгорания, после чего осуществляется впрыск основной дозы.

По мере роста нагрузки и оборотов от трёх импульсов система переходит к двум, а затем и подаёт весь заряд одной порцией. Под полной нагрузкой температуры и давления достаточно и без предварительного заряжания смеси. Исключение составляет режим регенерации сажевого фильтра, когда требуется увеличить температуру выхлопных газов для дожигания углерода. Для этого производится дополнительный импульс впрыска. Перерасход топлива становится платой за экологию. Но всё это дозирование не касается работы ТНВД, его работа заключается лишь в поддержании давления в рампе и отсечке лишнего топлива при помощи клапана на впуске. Излишки сливаются в обратную магистраль.

В распределительных насосах дозированием занимается соответствующий механизм в ТНВД. Это происходит за счёт изменения геометрии нагнетания, активный ход плунжера изменяется, происходит отсечка топлива. Изменение возможно как в начале, так и в конце подачи. При развороте плунжера он открывает или закрывает специальные отсечные отверстия, через которые происходит перепуск.

При наличии у насоса электронного регулирования отсечкой заполнения камеры занимается электромагнитный клапан распределителя. С его же помощью можно остановить двигатель, полностью перекрыв подачу.

Роль давления в работе мотора

Создаваемое насосами давление росло по мере технического развития топливной аппаратуры. Простые механические насосы создавали давление порядка 500-1000 бар. При этом оно сильно зависело от режима работы мотора из-за чисто механического привода без регуляторов и обратной связи.

Помимо непостоянства давления, в механических насосах оказалось очень сложным подавление пульсаций. Сам принцип работы насоса подразумевает нарастание давление с последующим его спадом и всё это во время одной и той же фазы впрыска топлива. Если мощность и крутящий момент ещё можно было повысить простым увеличением количества горючего, благо дизель не так критичен к составу смеси, как бензиновый мотор, то об экологии и экономичности тут говорить не приходится. Старые дизели известны своим чёрным дымом во время переходных и мощностных режимов.

Попытки увеличить давление впрыска привели к появлению распределённых ТНВД в виде насос-форсунок или пьезоинжекторов, когда за уменьшение объёма в камере нагнетания отвечал кулачок распредвала или кристалл, изменяющий свои размеры под воздействием импульса электрического напряжения. Головки блоков дизельных моторов стали громоздкими и ненадёжными.

Некоторый рост давления обеспечили распределительные насосы с электронным управлением последних поколений. Они могли выдавать 1300-1500 бар. Но качественный скачок произошёл с внедрением системы Common Rail. Её насосы позволяли 1500 бар уже в начале 21 века, а через десять лет развивали до 2200 бар. Сейчас и 2500 бар не выглядят пределом, хотя определённые технические ограничения заметны. Да и особого смысла в дальнейшем повышении этого когда-то главного параметра нет. Важнее дополнительные средства снижения токсичности, которыми современный дизельный мотор увешан в изобилии. К тому же сомнения в необходимости совершенствования вызывает появление электромобилей и заявленный отказ ряда стран от разработки новых двигателей внутреннего сгорания в обозримом будущем вообще.

Обеспечение надёжности и диагностика неисправностей

Практически все проблемы дизелей связаны с ТНВД и форсунками. В свою очередь, топливная аппаратура страдает также от вполне определённых болезней, связанных с чистотой дизельного топлива. Прецизионная техника несовместима с водой, серой и абразивами, особенно мельчайшими, не удерживаемыми даже самыми совершенными фильтрами. Которые тоже быстро становятся несовершенными при работе с некачественным топливом.

Проявляется неисправность ТНВД довольно традиционно для любой системы питания ДВС. Пропадает мощность, растёт расход, мотор трудно запустить в горячем или холодном состоянии. Обычно это связано с потерей давления на плунжерах.

Возможны и иные неисправности, особенно в конструктивно сложных ТНВД. Не выдерживает управляющая электроника, изнашиваются и страдают от коррозии клапаны, деградируют уплотнения, стареют и ломаются пружины.

К сожалению, ремонт и настройка ТНВД возможны лишь в условиях специализированных станций, располагающими соответствующей аппаратурой. Если старый механический ТНВД ещё можно было перебрать самостоятельно при наличии определённых знаний и навыков, то сложный современный агрегат требует квалифицированного подхода. Иначе теряется надёжность, растёт дымность выхлопа, и в целом дизель начинает оправдывать свою репутацию, что вся его экономичность – лишь кредит с высокими процентами.

Но повысить надёжность и долговечность можно профилактическими мерами:

  • применять только качественное, проверенное топливо;
  • следить за состоянием фильтров, вовремя их обслуживать и заменять;
  • соблюдать сезонность использования сортов солярки;
  • не ездить с пустым баком, где активно конденсируется вода;
  • использовать антигели и смазывающие присадки, если есть сомнения в топливе;
  • периодически промывать топливную систему.

Всё сказанное можно отнести и к насосам высокого давления бензиновых моторов с прямым впрыском. За исключением величин давления, там оно значительно ниже, для бензина не так критично тонкое распыление.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector