Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД): виды топливных насосов высокого давления, и принцип работы топливного насоса

Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях: принцип работы

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя решает важную задачу.

Горючее, которое подается под низким давлением, подвержено закипанию. В результате образуются паровые пробки. Пузырьки пара легких фракций и более густое горючее разделяются. Это означает, что в насос низкого давления начнет попадать жидкость, вязкость которой постоянно меняется. О нагнетании горючего при помощи ТНВД в нормальном режиме не приходится говорить. Факел постоянно меняется и не будет попадать в нормальные параметры.

Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях на сегодняшний день представляет собой наиболее совершенное и современное  решение. Главной особенностью непосредственного впрыска можно считать то, что горючее подается в цилиндры напрямую.

По этой причине данную систему также часто называют прямым впрыском топлива. В этой статье мы рассмотрим, как работает двигатель с непосредственным впрыском топлива, а также какие преимущества и недостатки имеет такая схема.

Как уже было сказано выше, горючее в подобных системах питания подается непосредственно в камеру сгорания двигателя. Это значит, что форсунки распыляют бензин не во впускном коллекторе, после чего топливно-воздушная смесь поступает через впускной клапан в цилиндр, а впрыскивают топливо в камеру сгорания напрямую.

Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД): виды топливных насосов высокого давления, и принцип работы топливного насоса

Первыми бензиновыми двигателями с непосредственным впрыском стали моторы GDI на моделях японской компании Mitsubishi. В дальнейшем схема получила широкое распространение, в результате чего сегодня ДВС с такой системой подачи топлива можно встретить в линейке многих известных автопроизводителей.

Например, концерн VAG представил ряд моделей Audi и Volkswagen с атмосферными и турбированными бензиновыми двигателям TFSI, FSI и TSI, которые получили непосредственный впрыск топлива. Также двигатели с прямым впрыском производит компания BMW, Ford, GM, Mercedes и многие другие.

Такое широкое распространение непосредственный впрыск топлива получил благодаря высокой экономичности системы (около 10-15% по сравнению с распределенным впрыском), а также более полноценному сгоранию рабочей смеси в цилиндрах и снижению уровня токсичности отработавших газов.

Итак, давайте в качестве примера возьмем двигатель FSI с его так называемым «послойным» впрыском. Система включает в себя следующие элементы:

  • контур высокого давления;
  • бензиновый ТНВД;
  • регулятор давления;
  • топливную рампу;
  • датчик высокого давления;
  • инжекторные форсунки;

Начнем с топливного насоса. Указанный насос создает высокое давление, под которым топливо подается к топливной рампе, а также на форсунки. Насос имеет плунжеры (плунжеров может быть как несколько, так и один в насосах роторного типа) и приводится в действие от распредвала впускных клапанов.

РДТ (регулятор давления топлива) интегрирован в насос и отвечает за дозированную подачу топлива, что соответствует впрыску форсунки. Топливная рейка (топливная рампа) нужна для того, чтобы распределить горючее на форсунки. Также наличие данного элемента позволяет избежать скачков давления (пульсации) горючего в контуре.

Кстати, в схеме используется специальный клапан-предохранитель, который стоит в рейке. Указанный клапан нужен для того, чтобы избежать слишком высокого давления топлива и тем самым защитить отдельные элементы системы. Рост давления может возникать по причине того, что горючее имеет свойство расширяться при нагреве.

Датчик высокого давления является устройством, которое измеряет давление в топливной рейке. Сигналы от датчика передаются на ЭБУ (электронный блок управления двигателем), который, в свою очередь, способен изменять давление в топливной рейке.

Что касается инжекторной форсунки, элемент обеспечивает своевременную подачу  и  распыл топлива в камере сгорания, чтобы создать необходимую топливно-воздушную смесь. Отметим, что описанные процессы протекают под управлением ЭСУД (электронная система управления двигателем). Система имеет группу различных датчиков, электронный блок управления, а также исполнительные устройства.

Если же говорить о системе прямого впрыска, вместе с датчиком высокого давления топлива для ее работы задействованы: датчик коленчатого вала, ДПРВ, датчик положения дроссельной заслонки, воздухорасходомер, датчик температуры воздуха во впускном коллекторе, датчик температуры ОЖ и т.д.

Благодаря работе этих датчиков на ЭБУ поступает нужная информация, после чего блок посылает сигналы на исполнительные устройства. Это позволяет добиться слаженной и точной работы электромагнитных клапанов, форсунок, предохранительного клапана и ряда других элементов.

Главным плюсом непосредственного впрыска является возможность добиться различных типов смесеобразования. Другим словами, такая система питания способна гибко изменять состав рабочей топливно-воздушной смеси с учетом режима работы двигателя, его температуры, нагрузки на ДВС и т.д.

Следует выделить послойное смесеобразование, стехиометрическое, а также гомогенное. Именно такое смесеобразование позволяет в конечном итоге максимально эффективно расходовать топливо. Смесь всегда получается качественной независимо от режима работы ДВС, бензин сгорает полноценно, двигатель становится более мощным, при этом одновременно снижается токсичность выхлопа.

  • Послойное смесеобразование задействуется тогда, когда нагрузки на двигатель низкие или средние, а обороты коленвала небольшие. Если просто, в таких режимах смесь несколько обедняется в целях экономии.  Стехиометрическое смесеобразование предполагает приготовление такой смеси, которая легко воспламеняется, при этом не является слишком обогащенной.
  • Гомогенное смесеобразование позволяет получить так называемую «мощностную» смесь, которая нужна при больших нагрузках на двигатель. На обедненной гомогенной смеси в целях дополнительной экономии силовой агрегат работает на переходных режимах.
  • Когда задействован режим послойного смесеобразования, дроссельная заслонка широко открыта, при этом впускные заслонки находятся в закрытом состоянии. В камеру сгорания воздух подается с высокой скоростью, возникают завихрения воздушных потоков. Горючее впрыскивается ближе к концу такта сжатия, впрыск производится в область расположения свечи зажигания.

Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД): виды топливных насосов высокого давления, и принцип работы топливного насоса

За короткое время до того, как на свече появится искра, образуется топливно-воздушная смесь, в которой коэффициент избыточного воздуха составляет 1.5-3. Далее смесь воспламеняется от искры, при этом вокруг зоны воспламенения сохраняется достаточно количество воздуха. Указанный воздух выполняет функцию температурного «изолятора».

Если же рассматривать гомогенное стехиометрическое смесеобразование, такой процесс происходит тогда, когда впускные заслонки открыты, при этом дроссельная заслонка также открыта на тот или иной угол (зависит от степени нажатия на педаль акселератора).

В этом случае горючее впрыскивается еще на такте впуска, в результате чего удается получить однородную смесь. Избыток воздуха имеет коэффициент, близкий к единице. Такая смесь легко воспламеняется и полноценно сгорает по всему объему камеры сгорания.

Дополнительно к чистому воздуху могут быть добавлены отработавшие газы. Это происходит благодаря работе системы рециркуляции отработавших газов EGR. В результате выхлоп повторно «догорает» в цилиндрах без ущерба для мотора. При этом снижается уровень выброса вредных веществ в атмосферу.

Что в итоге

Как видно, прямой впрыск позволяет добиться не только экономии топлива, но и хорошей отдачи от двигателя как в режимах низких и средних, так и высоких нагрузок. Другими словами, наличие непосредственного впрыска означает, что оптимальный состав смеси будет поддерживаться на всех режимах работы ДВС.

Что касается недостатков, к минусам прямого впрыска можно отнести разве что повышенную сложность  во время ремонта и цену запчастей, а также высокую чувствительность системы к качеству горючего и состоянию фильтров топлива и воздуха.

Определение

ТНВД или топливный насос высокого давления – это сложный с конструктивной и технологической точек зрения узел системы подачи топлива в дизельном или бензиновом двигателе. Английское название устройства — injection pump. Основными функциями ТНВД выступают такие:

  • подача горючего к форсункам с одновременным нагнетанием давления;
  • дозирование топлива в зависимости от выбранного водителем режима эксплуатации;
  • определение оптимальной периодичности впрыска топлива в цилиндры двигателя.

Ключевым отличием топливного насоса высокого давления от выполняющего в целом аналогичные функции карбюратора выступает впрыск четко дозированного количества горючего в камеры внутреннего сгорания двигателя. Это достигается установлением непосредственной связи с коленчатым валом, что позволяет при разгоне автомобиля увеличивать порцию подаваемой топливно-воздушной смеси, а при уменьшении оборотов – снижать объем впрыскиваемого горючего. Как следствие – уменьшается расход топлива и обеспечивается более высокий КПД работы двигателя, что и выступает главным достоинством ТНВД.

Как устроен ТННД

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя состоит из вала привода. Прокачивание осуществляется при помощи специального ротора, на котором имеются лопасти. Также в конструкции предусмотрен статор, распределительный диск и приводная шестерня. Когда ротор приводится в действие, происходит сближение его лопастей со статором.

Затем выполняется формирование камер из-за воздействия центробежной силы. Так как в полости насоса создается напряжение, то горючее поступает из них непосредственно к ТНВД. Для этого существуют каналы в распределительном диске. Незначительный объем дизеля попадет в клапан редукции, если давление больше необходимого.

Оба устройства связаны между собой, поэтому для создания и поддержания нужных условий применяется специальный сливной дроссель. Это жиклер, который вкручен в насос высокого давления. Так создаются условия в камерах в зависимости от того, с какой скоростью вращается приводной вал.

История разработки и совершенствования

Разработчиком ТНВД считается Роберт Бош. Активное использование рассматриваемой разновидности топливного насоса на легковых автомобилях началось во второй половине 30-х годов прошлого века.

Изначально топливный насос высокого давления предназначался исключительно для дизельных двигателей. Однако, в настоящее время ТНВД применяется и для бензиновых агрегатов, оборудованных инжекторной системой, обеспечивающей впрыскивание топлива непрямую в цилиндры.

Постоянный рост требований в части охраны труда и соблюдения экологических стандартов объясняет еще одно важное направление улучшения ТНВД. В современных условиях произошло вытеснение механических топливных насосов устройствами, оснащенными электронной регулировкой подачи горючего. Второй вариант системы впрыска топлива намного экономичнее и сводит к минимуму количество вредных выбросов в атмосферу.

Тнвд что это на бензиновом двигателе

ТНВД рядного типа

Топливоподкачивающий насос однократного действия состоит из корпуса, в котором размещены шток, поршень и клапана.

На входе и выходе топлива в корпусе в корпусе насоса установлены впускной 5 и выпускной 1 клапаны с пружинами. Привод насоса осуществляется от эксцентрика 3 кулачкового вала ТНВД. Усилие через толкатель передается на привод поршня топливоподкачивающего насоса. Обратный ход поршня осуществляется под действием пружины 6.

Принцип работы такого насоса заключается в следующем. При сбегании эксцентрика 3 с толкателя 2 давление на поршень 4 со стороны толкателя пропадает и под действием пружины 6 поршень перемещается вверх. Впускной клапан 5 при этом закрывается, а выпускной 1 открывается и топливо поступает к ТНВД. При набегании эксцентрика 3 кулачкового вала на шток 2 поршень 4 движется вниз. Топливо находящееся под давлением открывает впускной клапан 5 и поступает через прорези в поршне в полость, находящуюся над поршнем.

1. Топливоподкачивающий насос применяют для подачи топлива из топливного бака к фильтру.

2. Топливоподкачивающий насос применяют для подачи топлива из топливного бака через фильтры к форсункам.

3. Топливоподкачивающий насос применяют для подачи топлива из топливного бака через фильтры к насосу высокого давления.

Типы топливоподкачивающих насосов, применяемых на дизельных двигателях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10.

схема топливного насоса

1. На дизелях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 установлены топливоподкачивающие насосы поршневого типа.

2. На дизелях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 установлены топливоподкачивающие насосы диафрагменного типа.

3. На дизелях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 установлены топливоподкачивающие насосы поршневого и диафрагменного типа.

Устройство топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.

1. Ведомая полумуфта, ось груза, пружина, ведущая полумуфта, корпус, па­лец ведущей полумуфты, груз, проставка.

2. Толкатель, пружины, крышка, нагнетательный клапан, седло, гильза, болт регулировочный.

3. Шток толкателя, пружины, толкатель, выпускной клапан, пробки, поршень, впускной клапан, корпус насоса, насос ручной подкачки.

Работа топливоподкачивающего насоса (ручная подкачка) дизельного двигателя.

1. Вращающийся эксцентрик, расположенный на кулачковом валу насоса высокого давления, набегает на ролик толкателя, вследствие чего сжимается пружина и перемещается шток с поршнем, сжимая пружину. Под действием давления топлива в полости А над поршнем, впускной клапан прижимается к седлу, а выпускной клапан открывается, топливо перетекает по перепускному каналу в полость Б под поршень.

Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД): виды топливных насосов высокого давления, и принцип работы топливного насоса

2. Когда эксцентрик сбегает с ролика толкателя, пружина возвращает толка­тель в исходное положение. Одновременно пружина, разжимаясь, перемещает поршень в обратную сторону. Над поршнем в полости А создается пониженное, а под поршнем в полости Б — повышенное давление. Выпускной клапан садится на седло, и топливо из полости Б по каналам насоса и трубопроводу поступает к фильтру тонкой очистки. Вследствие понижения давления над поршнем открывается впускной клапан и топливо заполняет полость А.

3. При перемещении поршня рукояткой вверх в цилиндре создается разрежение, открывается впускной клапан и топливо поступает внутрь цилиндра. При перемещении поршня вниз в цилиндре создается давление, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается и топливо подается к фильтру тонкой очистки.

Работа топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.

1. При перемещении поршня, рукояткой вверх в цилиндре создается разрежение, открывается впускной клапан и топливо поступает внутрь цилиндра. При перемещении поршня вниз в цилиндре создается давление, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается и топливо подается к фильтру тонкой очистки.

2. Вращающийся эксцентрик, расположенный на кулачковом валу насоса высокого давления, набегает на ролик толкателя, вследствие чего сжимается пружина и перемещается шток с поршнем, сжимая пружину. Под действием давления топлива в полости А над поршнем, впускной клапан прижимается к седлу, а выпускной клапан открывается, топливо перетекает по перепускному каналу в полость Б под поршень.

3. Когда эксцентрик сбегает с ролика толкателя, пружина возвращает толка­тель в исходное положение. Одновременно пружина, разжимаясь, перемещает поршень в обратную сторону. Над поршнем в полости А создается пониженное, а под поршнем в полости Б — повышенное давление. Выпускной клапан садится на седло, и топливо из полости Б по каналам насоса и трубопроводу поступает к фильтру тонкой очистки. Вследствие понижения давления над поршнем открывается впускной клапан, и топливо заполняет полость А.

4. Работа топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя осуществляется по принципам, указанным в ответах 2 и 3.

Изменение производительности топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.

что такое тнвд в бензиновом двигателе

1. Производительность топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя изменяется за счет регулирования жесткости пружины поршня.

Читать далее:  Категории водительских прав 2019-2020 - расшифровка

2. Производительность топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя не изменяется.

3. При уменьшении расхода топлива двигателем давление в полости перед поршнем повышается, и силы сжатой пружины недостаточно для преодоления противодавления топлива. Вследствие этого активный ход поршня уменьшается, и соответственно, снижается подача топлива насосом. Толкатель при этом свободно перемещается в обе стороны.

Топливоподкачивающий насос в ступени низкого давления топлива служит для обеспечения требуемой подачи топлива к элементам ступени высокого давления. В работе топливоподкачивающего насоса предусматривается: независимость от режима работы двигателя; минимальный шум; обеспечение необходимого давления; ресурс работы, соответствующий полному сроку службы автомобиля.

В ТНВД распределительного типа, как роторных, так и с аксиальным плунжером топливоподкачивающий насос лопастного типа (топливный насос низкого давления) интегрирован в корпус ТНВД.

В топливных системах с насос-форсунками и с индивидуальными ТНВД топливоподкачивающие насосы забирают топливо из топливного бака автомобиля и подают его постоянно в нужном количестве в ступень высокого давления (топливо для впрыска и топливо для прокачки) с расходом 60-200 л/ч при давлении 300-700 кПа.

Имеются три разновидности конструкций топливоподкачивающих насосов:

  • электрические топливные насосы (используются в дизелях легковых автомобилей);
  • шестеренчатые топливные насосы с механическим приводом;
  • шестеренчатые топливные насосы (тандем-насосы), использующиеся в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками.

Рис.13 Схема электрического топливоподкачивающего насоса. А — насосная секция, В — электромотор, С — крышка. 1 — сторона давления, 2 — якорь электромотора, 3 — насосный элемент, 4 — перепускной клапан, 5 — сторона всасывания, 6 — обратный клапан.

На легковых, коммерческих и вседорожных автомобилях с топливной системой Common Rail используются топливоподкачивающие насосы шестеренчатого типа. Они могут быть интегрированы в корпус ТНВД и, следовательно, иметь общий с ним привод или непосредственно устанавливаться на двигатель и иметь свой привод. Обычно применяются шестеренчатый привод или зубчатый ремень.

Основными элементами шестеренчатого насоса являются два шестеренчатых колеса, которые находятся в зацеплении между собой, посредством чего топливо «захватывается» в камеру, образующуюся между зубьями шестерен и стенкой корпуса насоса, и направляется к выходу на стороне нагнетания. Контактные поверхности между зубьями вращающихся шестерен обеспечивают уплотнение между сторонами всасывания и нагнетания и, таким образом, предотвращают перетекание топлива снова на всасывание.

Величина подачи шестеренчатым насосом практически пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя, поэтому величина подачи уменьшается дросселем на всасывающей стороне или ограничивается перепускным клапаном на стороне нагнетания.

Шестеренчатые насосы не требуют технического обслуживания. Для удаления воздуха из топливной системы перед пуском или в случае, когда топливный бак оказывается пустым, непосредственно на топливо-подкачивающем насосе или в линии низкого давления может быть установлен насос ручной подкачки топлива.

В конструкцию дизельного двигателя входит сложнейшее устройство – топливный насос (Injection pump), поставляющий топливную жидкость под высоким давлением. В отличие от ДВС, работающих на бензине, дизельный мотор функционирует по иному принципу.

Коленчатый вал вращается за счет самовозгорания дизельного топлива в цилиндрах. Топливо под сверхвысоким давлением впрыскивается в камеры через мельчайшие отверстия специальных распыляющих форсунок.

ТНВД дизельного двигателя обеспечивает поступление дизтоплива под большим напором.

Благодаря использованию фирменной впрыскивающего оборудования Common Rail, солярка под давлением поступает в заданный момент на распыляющие устройства – форсунки. Управление процессом осуществляется автоматикой. Основная работа ТНВД дизельного двигателя сводится исключительно к созданию сверхвысокого давления дизтоплива. Полное сгорание топлива в рабочих цилиндрах двигателя обеспечивает получение максимальной мощности дизеля, который работает на солярке.

Основное требование к ТНВД – подача дизтоплива под силой давления, равной не меньше 150 мегапаскалей (Мпа). Материалом изготовления корпусной детали насоса является высококачественный алюминиевый сплав АЛ9.

В топливном насосе используется, так называемая, плунжерная пара – комплект деталей, состоящий из небольшого цилиндрика малого диаметра и соответствующего стерженька. Материал изготовления этих элементов – сталь повышенной прочности марки 25Х5МА.

С целью обеспечения максимальной эффективности дизельного двигателя, при изготовлении данных деталей соблюдается требование по сверхвысокой точности.

Классификация

Для классификации ТНВД применяется несколько признаков. По принципу работы различают топливные насосы непосредственного действия и системы, предусматривающие аккумуляторный впрыск. Первая разновидность также делится на два типа – с механическим и пневматическим приводом. Она обеспечивает одновременное осуществление процессов нагнетания давления и впрыска, а потому проще и намного чаще применяется на практике.

Вторая разновидность – топливный насос с гидроаккумулятором – разделяет выполнение накачки топливно-воздушной смеси и ее впрыска в форсунки. Сначала горючее собирается в специальном хранилище, который и называется аккумулятором, после чего передается для сжигания. В результате повышается эффективность работы двигателя, но при этом заметно усложняется конструкция ТНВД. Последний аргумент стал главной причиной того, что насосы с гидроаккумулятором не относятся к числу популярных.

Второй классифицирующий признак – конструктивные особенности насоса. В соответствии с ними принято различать три типа ТНВД:

  1. Рядные. Наиболее простая и надежная конструкция, предусматривающая наличие нескольких ниш или секций, каждая из которых предназначена для подачи топлива в одну форсунку двигателя. При этом плунжерные пары размещаются в ряд, что и дало название агрегату. Сегодня такая разновидность ТНВД применяется исключительно на грузовых автомобилях, что объясняется надежностью и низким уровнем требований к качеству топлива. Однако, из-за больших габаритов и невысокого, по сравнению с альтернативными вариантами, КПД, установка на легковые авто прекращена в 2000 году.
  2. Распределительные. Данная разновидность насоса предполагает наличие одного или двух плунжеров, количество которых определяется объемом двигателя. Благодаря особенностям конструкции, этого оказывается вполне достаточно для обслуживания цилиндров, число которых варьируется в пределах от 4 до 12. В результате, достигается уменьшение массы и размеров ТНВД, что позволяет использование на двигателях легковых авто. Основной минус – сравнительная недолговечность насосов распределительного типа.
  3. Магистральные. ТНВД этого типа предусматривает систему подачи топлива Common Rail, которая стала в последние годы одной из наиболее востребованных. Главная особенность – накапливание топлива перед поступлением к форсункам в специальной рампе. Основное достоинство магистральных ТНВД – высокий уровень давления (свыше 180 МПа), благодаря которому достигается более эффективное сжигание горючего, обеспечивающее рост КПД при снижении расхода топлива.

Топливоподкачивающий насос однократного действия

Подкачивающий или топливный насос низкого давления (ТННД) в дизельных силовых агрегатах имеет простую конструкцию. Он состоит из двух шестеренок, которые постоянно находятся в сцеплении друг с другом. В процессе вращения зубья этих шестерен создают поток горючего по топливной системе к насосу высокого давления.

Если вернуться к основной теме, подкачивающий насос на дизель во многих случаях является электрическим. Такой насос становится важным элементом в системе питания, так как позволяет не только быстро и эффективно подать дизтопливо к ТНВД, но и пропустить солярку через фильтры.

что такое тнвд в бензиновом двигателе

Также наличие подкачивающего насоса позволяет добиться стабильной работы дизельного двигателя во всех режимах и на любых оборотах, то есть исключается нехватка топлива под нагрузками. Еще отметим, что многие владельцы дизельных авто, которые штатно не имеют дополнительного насоса, принимают решение установить его самостоятельно.

Данная необходимость может быть продиктована разными причинами, начиная с незначительного завоздушивания системы питания после стоянки и заканчивая стремлением облегчить пуск дизельного двигателя. Насос можно поставить как в топливный бак, так и интегрировать на определенных участках топливных магистралей подачи дизтоплива уже после бака.

Как правило, после установки владельцы отмечают, что дизель легче заводится (нужно сделать меньшее количество оборотов стартером). Также отмечается более стабильная работа ДВС на разных режимах (переходные режимы, ХХ, работа под нагрузкой). В некоторых случаях возможен и прирост мощности, так как горючее стабильно подается к ТНВД даже на высоких оборотах.

При выборе подкачивающего оборудования для вашей квартиры рекомендуется исходить из конкретных параметров и характеристик, которыми должен обладать насос, способный удовлетворить ваши потребности. Не помешает перед покупкой устройства обратиться ха консультацией к профессионалам, а также посоветоваться с тем, кто уже пользуется подобной техникой.

Первое, что нужно сделать – измерить существующий уровень давления, что поможет вам с пониманием того, какой мощностью должна обладать будущая покупка. Эта важно, так как вы можете купить, например, самый мощный насос, и он естественно усилит напор в ваших трубах, однако возможно будет достаточно приобрести изделие с меньшей мощностью, которое также справиться со своей задачей, но при этом вы не будете переплачивать средства ни за сам аппарат, ни за электроэнергию, которую он будет потреблять.

Установка и подключение подкачивающего оборудования не является слишком сложным процессом, требующим наличия особых знаний, навыков или инструментов. В большинстве случаев, насос достаточно всего лишь врезать в трубу, которая расположена у входа в систему водопровода. Циркуляционные изделия врезаются на определенном участке трубы, затем качественно герметизируются и крепко закручиваются.

Всасывающие насосы более сложны в подключении, так как для установки надо сначала собрать сам аппарат, а также провести входящий и выходящий шланги к нему, после чего подключить к агрегату реле давления и гидроаккумулятор. При этом насосные станции также как и циркуляционные насосы врезаются в водопроводную систему.

Основные неисправности ТННД

Несмотря на достаточно серьезные конструктивные различия между разновидностями топливных насосов высокого давления, их эксплуатация сопровождается необходимостью выполнение ряда обязательных требований. Первое и главное из них – использование топлива, соответствующего характеристикам конкретной модели насоса.

Второе необходимое условие – своевременное и регулярное техническое обслуживание агрегата. Третье требование – применение в процессе эксплуатации качественных смазочных материалов.

что такое тнвд в бензиновом двигателе

Невыполнение любого из перечисленных условий приводит к необходимости дорогостоящего и весьма трудоемкого ремонта, что связано со сложностью конструкции ТНВД и, как следствие, большим объемом работ по снятию плунжерной пары или других пришедших в негодность деталей. Наиболее частыми неисправностями топливного насоса высокого давления являются:

  • увеличение количества образуемого в ходе выхлопа дыма;
  • повышенный расход топлива;
  • снижение мощности двигателя;
  • возникновение посторонних шумов;
  • трудности с запуском двигателя;
  • скачки такого важного показателя, как количество оборотов.

Несмотря на внушительный перечень возможных неисправностей, необходимо отметить, что качественно изготовленный ТНВД при грамотной эксплуатации является надежным и долговечным устройством. Следование приведенным выше рекомендациям и правильное использование топливного насоса гарантирует экономичную и эффективную работу двигателя в течение всего нормативного срока службы.

Основная проблема – это снижение производительности устройства и падение уровня впрыска, которое обеспечивал топливный насос низкого давления дизельного двигателя. Определить его можно при помощи манометра или же датчика давления, который устанавливают на входе.

Чаще всего причинами снижения производительности ТННД является засор и заклинивание рабочего элемента. Что касается первой причины, то в дизельном топливе могут содержаться различные примеси, которые хоть и проходят через фильтрующие элементы, тем не менее все равно накапливаются в клапане. Также возможно, что снизилась упругость возвратной пружины элемента.

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

Плунжерная пара

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

Схема устройства рядного ТНВД

Работа плунжерной пары

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

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

Разновидности, устройство и принцип работы ТНВД

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя – это только одна разновидность этих механизмов. Кроме дизельных, данные устройства можно встретить в других двигателях, независимо от модели мотора или года его производства. Без насоса не обойтись – он необходим для подачи горючего из топливного бака и передачи его далее по системе.

В случае с карбюраторными бензиновыми моторами применяются относительно слабые по мощности механические насосы. На агрегатах, оснащенных инжекторной системой питания, а также на дизельных силовых агрегатах используют насос подкачки дизельного топлива электрический.

Основной задачей топливного насоса высокого давления (ТНВД) является подача топлива к форсункам двигателя. В современном автомобилестроении он устанавливается для питания как бензиновых, так и дизельных моторов. Особенностью работы такого насоса является способность выполнять максимально точную дозировку горючего и подавать его в строго определенный момент времени.

Изначально насосы, обеспечивающие высокое давление, использовались исключительно для питания дизельных моторов. В бензиновых системах такая конструкция получила применение только в ДВС с непосредственным впрыском, где наиболее важны давление и точность подачи.

Насосы высокого давления имеют крайне сложную конструкцию, работают с повышенными нагрузками и требуют бережной эксплуатации. Важную роль играет качество топлива и отсутствие в нем примесей воды и абразивных частиц (например, пыли). При использовании ТНВД на бензиновом двигателе нагрузка меньше, чем на дизеле, что относительно продлевает срок его службы.

Располагается насос высокого давления в подкапотном пространстве в непосредственной близости от мотора (либо может устанавливаться на двигатель). Для его питания используется дополнительный подкачивающий топливный насос низкого давления. В зависимости от марки и категории автомобиля могут применяться различные типы ТНВД.

Устройство распределительного ТНВД насоса

Главным рабочим механизмом насоса является плунжерная пара. Она состоит из плунжера (поршня) и втулки (гильзы). При перемещении поршня в гильзе формируется очень высокое давление, а потому для обеспечения безопасности и корректной работы пары, детали должны иметь высокую точность изготовления.

В силу этой особенности плунжерная пара в профессиональной сфере получила наименование прецизионная. Принцип работы плунжерной пары прост: поршень выполняет возвратно-поступательные движения внутри втулки и обеспечивает всасывание, сжатие и подачу топлива в надплунжерное пространство.

Топливные насосы высокого давления классифицируются по ряду признаков. Прежде всего их разделяют по типу привода плунжеров: механические, пневматические и гидравлические системы. Их, в свою очередь, группируют как механизмы непосредственного действия и аккумуляторные.

Читать далее:  Фрикционные диски фрикционы назначение устройство принцип работы и частые неисправности

В первом случае процессы нагнетания и впрыска рабочей жидкости происходят одновременно под действием плунжеров с механическим приводом. В конструкциях с аккумуляторным впрыском рабочие плунжеры приводятся в действие за счет двигателя посредством приводного вала.

По числу плунжеров топливные насосы высокого давления разделяются на многоплунжерные и распределительные.

Рядный ТНВД

В многоплунжерных насосах для каждого цилиндра предусмотрен свой плунжер. Таким образом, каждая плунжерная пара обеспечивает подачу топлива в свой цилиндр. Конструктивно многоплунжерные насосы бывают двух типов:

  • Рядные — плунжерные пары расположены рядом с друг другом в один ряд.
  • V-образные — плунжерные пары расположены в два ряда и ориентированы друг к другу под углом от 75 до 120 градусов.

Принцип работы рядного ТНВД для дизельного двигателя заключается в том, что топливо движется по отдельным магистралям и направляется к форсункам мотора в заданном порядке. В классическом исполнении такие конструкции имеют механический привод кулачкового типа, соединенного с коленвалом двигателя.

Каждый кулачок приводит в движение соответствующий плунжер, заставляя его перемещаться внутри гильзы. Когда поршень перемещается вниз, происходит всасывание топлива. При движении вверх создается давление и открывается клапан нагнетательной магистрали.

Схема устройства распределительного топливного насоса высокого давления

В современных системах момент подачи топлива рассчитывается электронным блоком управления автомобиля, который получает сигналы от многочисленных датчиков. Это позволяет учесть такие факторы, как положение педали газа и частоту вращения коленчатого вала двигателя.

Насосы V-образной формы работают по следующему принципу: специальный механизм поворота плунжеров соединен с рейками, воздействующими на втулки. Такая конструкция в сравнении с рядной отличается компактностью. Это позволяет повысить жесткость, укоротить кулачковый вал и добиться более высокого давления впрыска.

В распределительных насосах один или два (у более мощных автомобилей) плунжера, которые подают топливо сразу в несколько цилиндров. Количество цилиндров в таких моторах может быть от 4 до 12. Подобные механизмы устанавливаются преимущественно на легковых автомобилях, поскольку относительно быстро изнашиваются. Именно этот тип ТНВД можно встретить в бензиновых двигателях.

Среди преимуществ распределительных насосов высокого давления можно назвать не только большую компактность в сравнении с многоплунжерными, но и большую точность подачи горючего. Главный недостаток — быстрый износ плунжеров.

Распределительный ТНВД

  • роторные;
  • торцевые (аксиальные);
  • с внешним приводом.

Наиболее часто встречаются торцевые приводы распределительных ТНВД. Такая конструкция предполагает только одну плунжерную пару. Она выполняет функцию распределителя, осуществляя подачу топлива к заданной форсунке мотора. Поршень при этом одновременно и перемещается вдоль втулки, и вращается вокруг своей оси.

Для этого в конструкции предусмотрена кулачковая шайба с роликами, которая прижимается роликами к неподвижному кольцу с пазами. В процессе вращения ролики входят в пазы кольца и приводят в движение шайбу. Последняя, в свою очередь, воздействует на плунжер, провоцируя его вращение. Движение поршня вдоль гильзы выполняет сжатие рабочей жидкости, тогда как вращение обеспечивает открытие и закрытие топливных каналов, соединенных с форсунками.

Системы с внешним приводом практически не применяются, поскольку не отличаются надежностью работы.

Схема устройства роторного ТНВД

Привод роторного типа также называют внутренним кулачковым. Он имеет всего одну топливную секцию и от 2 до 4 плунжерных пар, расположенных радиально. В основе конструкции кулачковая шайба с пазами, внутри которой находится распредвал с плунжерами. Они приводятся в движение роликовыми башмаками, контактирующими с шайбой.

Принцип работы роторного привода схож с торцевым: вращение вала обеспечивает перемещение башмаков по поверхности шайбы, и они вдавливаются в пазы, толкая поршни и сжимая топливо. Затем под давлением топливо подается на распределитель и далее к форсункам.

Магистральный ТНВД

Топливные насосы высокого давления магистрального типа применяются в системах Common Rail. Последняя предполагает аккумуляцию топлива в рампе перед его подачей к форсункам. Конструктивно этот тип насосов может иметь до 3 плунжеров, что позволяет достигать высоких уровней давления.

Движение плунжеров обеспечивается за счет воздействия кулачковой шайбы (вала), совершающей вращательные движения, а также специальной пружины. В заданный момент времени под действием кулачка пружина перемещает поршень вниз, что приводит к расширению надплунжерного пространства.

Схема устройства магистрального ТНВД

При этом воздух в камере разряжается, провоцируя раскрытие обратного клапана всасывающей магистрали и подачу топлива в камеру. Когда давление в камере увеличивается, клапан закрывается и поршень начинает обратное движение, сжимая топливо. При достижении нужного уровня давления открывается клапан нагнетательного канала и топливо поступает в рампу.

Механический ТННД

Данная система устанавливается непосредственно на блоке цилиндров и закрепляется при помощи обыкновенных винтов. Работа такого насоса обеспечивается при помощи коленчатого вала с эксцентриком. Если нажать на эксцентриковый кулачок, внутри создаются сокращения. Так топливо подается по системе питания.

Для того чтобы горючее не попало обратно, насос оснащен специальным клапаном. Остальные нажатия на кулачок отправляют бензин в карбюратор. Если в автомобиле установлен ТННД механического типа, то с ним можно легко завести двигатель даже при учете долгого простоя. Для этого просто вручную качают механизм подкачки.

Насос подобного типа имеет достаточно сложную конструкцию, состоящую из следующих механизмов и элементов:

  • корпуса с защитной крышкой;
  • диафрагмы – располагается в средней части корпуса;
  • штока – соединяется с диафрагмой;
  • возвратной пружины – устанавливается на шток;
  • клапанов – всасывающего и нагнетательного, которые расположены в верхнем отсеке корпуса;
  • фильтра сетчатого – устанавливается в защитной крышке;
  • привода механического

Основным конструкционным элементом механического ТН является диафрагма, которая состоит из 2-3 мембран, уплотненных между собой прокладками. Как уже было сказано выше, диафрагма насаживается на шток, который с обратной стороны соединен с механическим приводом ТН.

На разных марках автомобилей может быть установлен механический привод разной конструкции – двуплечный рычаг (коромысло) или толкатель с рычагом и балансиром (чаще применяется на отечественных автомобилях).

Механический привод осуществляется при помощи эксцентрика распредвала. Совершая вращательные движения эксцентрик воздействует на шток, который толкает диафрагму, преодолевая воздействия пружины.

Полость, расположенная над диафрагмой увеличивается в размере, при этом происходит поступление топлива (бензина) в насос из бака через клапан всасывания. В этот момент нагнетательный клапан полностью закрыт.

Далее эксцентрик освобождает приводной рычаг, вместе с тем диафрагма возвращается в исходное положение под воздействием пружины. В полости над диафрагмой возрастает рабочее давление и происходит открытие нагнетательного клапана, благодаря чему топливо попадает в карбюратор. В этот момент закрывается всасывающий клапан.

Рабочие циклы топливного насоса повторяются при совершении очередного оборота эксцентрика, расположенного на приводном валу.

Бензин поступает в поплавковую камеру карбюратора. При ее заполнении топливом запорная игла перекрывает доступ бензина.

Диафрагма при этом стопорится на места, а насос работает вхолостую до того момента, пока не потребуется очередная порция топлива для заполнения карбюратора.

Регулировка производительности топливного механического насоса осуществляется путем автоматического изменения амплитуды перемещения диафрагмы.

Дополнительные клапаны для рядных ТНВД

Рядный вид является «родоначальником» насосов высокого давления, поскольку именно эти ТНВД использовались на первых дизельных установках и применение он, хоть уже и ограниченное, находит и сейчас.

Особенность его заключается в том, что для каждой форсунки предусмотрена своя топливная секция (с одной рабочей парой). Все секции размещены в ряд, отсюда и название типа ТНВД. Разновидностью его является V-образный насос, у которого секции располагаются в два ряда. Также стоит отметить, что он полностью механический, и только в последних модификациях стали использовать электромеханические регуляторы момента подачи топлива.

V-образный ТНВД

В нем плунжеры приводятся в действие от кулачкового вала, который получает вращение посредством привода от коленвала. При этом кулачки воздействуют на поршни секции не напрямую, а через роликовые толкатели. Возвратное передвижение плунжера обеспечивается пружиной.

Интересно в этом типе ТНВД организована регулировка количества топлива, подающегося на форсунки после сжатия. Для этого в гильзе проделано два отверстия – впускное и выпускное, причем первое находится ниже второго. Также на рабочей поверхности поршня сделана винтовая проточка. За счет проворота гильзы относительно плунжера и удается регулировать порции топлива.

А работает все так: при движении вверх, поршень перекрывает оба отверстия, и начинается сжатие топлива. Но при поднятии до определенного уровня, проточка на поршне соединяется со сливным отверстием, из-за чего давление падает, поскольку топливо начинает стекать по проточке, и нагнетательный клапан закрывается, прекращая его закачку в магистраль. За счет изменения расположения сливного отверстия относительно плунжера можно регулировать уровень совпадения его с проточкой.

К примеру, при работе мотора под нагрузкой необходимо обеспечить подачу большего количества топлива. Для этого втулка поворачивается так, чтобы отверстие с проточкой совпало как можно позже, тем самым порция дизтоплива, которая пройдет через нагнетательный клапан, будет увеличена.

Для проворота втулки используется рейка, которая имеет постоянное зацепление с зубчатым сектором, установленным на внешней поверхности гильзы. Причем эта рейка воздействует на все топливные секции одновременно, что обеспечивает синхронность регулирования дозировки.

Рядный ТНВД

Как уже отмечено, ТНВД помимо сжатия обеспечивает еще и соблюдение момента впрыска. Причем в рядном типе это организовано очень просто – плунжерная пара срабатывает точно на конце такта сжатия. Но здесь имеется очень важный момент – чем крупнее порция впрыскиваемого топлива, тем больше времени нужно, чтобы его подать. То есть, при работе мотора под нагрузкой, впрыск должен начаться раньше.

И это обеспечивает регулятор опережения момента впрыска. В полностью механическом насосе в его качестве выступает центробежная муфта, установленная на кулачковом валу насоса.

В конструкцию этой муфты входят подпружиненные грузики, которые за счет центробежной силы могут расходиться, преодолевая усилие пружин. Это расхождение приводит к тому, что кулачковый вал меняет угол (проворачивается) относительно своего привода. То есть, чем выше скорость вращения этого вала, тем на больший угол грузики его провернут. В результате кулачок будет раньше набегать на толкатель плунжера и момент начала впрыска изменяется.

Центробежная муфта

Также в конструкции используется электромеханический регулятор момента подачи топлива. В такой конструкции электроника посредством датчиков отслеживает параметры работы силовой установки и на их основе через исполнительные механизмы управляет углом начала подачи дизтоплива.

Механический регулятор момента подачи топлива

Насосы рядного типа отличаются высокой надежностью и неприхотливостью к качеству топлива. Но из-за ряда недостатков, среди которых значительные габаритные размеры и сравнительно медлительное реагирование на изменение режимов работы мотора, использование этого вида ТНВД сейчас ограничено. Он пока еще применяется на тяжелой технике, что же касается автомобильного транспорта, то его вытеснили другие типы насосов.

Рядные ‘ТНВД с электронным регулиро-ванием для лучшего их функционирования снабжаются перепускным клапаном, а также электромагнитным запирающим клапаном или гидроэлектрическим переключателем.

Перепускной клапан

Перепускной клапан предназначен для обеспечения обратного слива избытков топлива. Он открывается при превышении расчетного давления перед топливо-подкачивающим насосом (2…3 бар), под-держивая постоянным давление со стороны подачи. Пружина 4 клапана (рис. 1) давит на запирающий шарик 5 через тарелку 2, препятствуя отходу шарика от седла 6 клапана.

Рис. 1 1. Запирающий шарик 2. Тарелка 3. Шайба уплотнения 4. Пружина клапана 5. Запирающий шарик 6. Седло клапана 7. Полый винтовой корпус 8. Магистраль слива топлива

Электромагнитный двухходовой запи-рающий клапан действует как допол-нительное устройство для повышения надежности системы подачи топлива. Он установлен в магистрали подачи топлива к ТНВД (рис. 2) и в обесточенном состоянии перекрывает подачу. Электронный блок управления двигателем обесточивает клапан, если распознает постоянные нарушения в работе регулятора частоты вращения коленчатого вала или при расчете величины подачи топлива.

При повороте ключа выключателя све-чей накаливания и стартера двигателя в рабочее положение включается электро-магнит 3 (рис. 2), и якорь 4 электромагнита сдвигается примерно на 1,1 мм. Укреп-ленный на якоре уплотняющий конус 7 от-крывает доступ к каналу 9 подачи топлива к ТНВД. При повороте ключа в исходное положение электромагнит обесточивается и возвратная пружина 5 прижимает якорь с уплотняющим конусом к посадочному седлу, перекрывая поступление топлива.

Рис. 2 1. Электрический контакт подключения к блоку управления работой дизеля 2. Корпус электромаг-нитного клапана 3. Электромагнит 4. Якорь электромагнита 5. Возвратная пружина 6. Канал подачи топлива 7. Уплотняющий конус 8. Дроссель стравливания воздуха 9. Канал подачи топлива к ТНВД 10. Подсоединение к перепускному каналу 11. Корпус (масса) 12. Отверстия под крепеж

Гидроэлектрический переключатель служит для защиты системы подачи топлива при возникновении в ТНВД избыточного давления. Иногда бывает недостаточно одного запирающего клапана: при высоком давлении внутри ТНВД падение давления может продолжаться до 10 с, если не принять особых мер. Все это время впрыскивание топлива будет продолжаться.

Для того чтобы этого не случилось, требуется использовать гидро-электрический переключатель. При его срабатывании давление внутри ТНВД резко снижается и двигатель останавливается максимум в течение 2 с. Гидроэ-лектрический переключатель крепится непосредственно на корпусе ТНВД. На переключателе установлен дополнительно датчик 8 температуры топлива для электронного регулирования работы дизеля (рис. 3). Рабочее положение рис. 3, схема а)

Закаливания стартера в рабочее положение на гидроэлектрический переключатель подается напряжение. Электромагнит перемещает якорь 5 вправо. Горючее по- ступает из топливного бака 10 через теп- 1 эобменник 11 и фильтр 3 грубой очистки 5 штуцер А, откуда через открытый пра- з ый клапан якоря электромагнита поступает к штуцеру В.

При повороте ключа выключателя свечей акаливания и стартера в исходное поло-жение электромагнит обесточивается и з эзвратная пружина 7 гидроэлектриче эго клапана отжимает якорь электро- кагнита влево. Теперь вход топливопод- нчивающего насоса непосредственно со-единяется со входом ТНВД, так что давление в магистрали подачи топлива резко падает. Правый клапан переключателя соединяет топливные фильтры грубой и тонкой очистки, и топливо в обход ТНВД направляется обратно в бак.

Рис. 3 а — рабочее положение b — выключенное положение 1. Топливоподкачива-ющий насос 2. Фильтр тонкой очистки 3. Фильтр грубой очистки 4. Гидроэлектрический переключатель 5. Якорь электромагнита 6. Электромагнит 7. Возвратная пружина 8. Датчик температуры топлива 9. Блок управления работой дизеля 10. Топливный бак 11. Теплообменник 12. ТНВД А, В, С, D — штуцеры

Читать далее:  Вода в топливном баке как убрать воду из бензобака

Обязательно прочитайте : Обзор распределительных ТНВД

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

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

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

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

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

Схематически устройство простого рядного ТНВД можно представить следующим образом:

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

Виды электрических ТН

На современных автомобилях используют электрический топливный насос низкого давления дизельного двигателя и бензинового инжекторного мотора. Использование механического прибора стало просто невозможным. Он, ввиду меньшей мощности, не мог справиться с поставленными задачами. Он не создает необходимое давление внутри топливной системы.

В более простом виде устройство представляет собой сам насосный элемент и электрический двигатель, заключенные в один корпус. Там же находится и фильтр для очистки топлива, топливозаборник и датчик расхода горючего. Схема и принцип работы похожи на алгоритм работы механического агрегата. Отличие лишь в том, что для прокачивания жидкости используется электродвигатель.

В бензиновых моторах ТННД располагается непосредственно внутри топливного бака. Большинство автовладельцев уверены, что это не совсем безопасно. На самом деле никакой опасности в этом нет. В случае с бензином горючее в насосе склонно к перегреву из-за тепла, которое выделяет двигатель. На электрических аналогах такая проблема полностью отсутствует.

Топливо без перерывов двигается по патрубкам системы и не дает насосу перегреваться до критической точки. В дизельных моторах электрический ТННД часто объединен с ТНВД. Это можно объяснить необходимостью подачи горючего постоянно. Так обеспечивается стабильная работа двигателя на различных оборотах.

Существует три основных вида топливных электронасосов – шестеренный, центробежный и роликовый.

Шестеренный насос

В шестеренном насосе топливо подается при помощи ротора (внутренней шестерни, подвижной), который располагается эксцентрично относительно статора (внешней шестерни, неподвижной). При вращении ротора боковые части его зубьев образуют небольшие камеры, которые меняют свой размер в зависимости от того, в каком месте проходят статор.

На входе камеры имеют максимальный размер и засасывают за счет разряжения в себя топливо. По мере вращения относительно статора камера уменьшается в размерах, за счет чего обеспечивается подача и нагнетание топлива на выходе из насоса.

Роликовый насос

Аналогичный принцип используется в роликовом насосе, в котором подача топлива осуществляется также благодаря эксцентричному расположению вращающегося ротора с подвижными роликами и неподвижного статора. Ролики перемещаются в специальных углублениях в роторе. Пространство, возникающее между ротором и роликом, полностью заполняется топливом в момент, когда ролик под действием центробежной силы максимально стремится вырваться из ротора.

Продолжая вращаться, ротор перемещает ролики относительно статора, форма которого меняется, заставляя ролики прижиматься к центру оси вращения ротора и сжимая тем самым топливо. На выходе создается дополнительное условие, при котором открывается отверстие выпуска, и топливо под высоким давлением удаляется из насоса.

Центробежный насос

В центробежном насосе подача топлива обеспечивается при помощи крыльчатки, которая оснащается специальными лопатками по всему периметру. Вращение крыльчатки происходит внутри полости, оснащенной двумя каналами – всасывающим и нагнетательным. Вращательные движения лопаток обеспечивают вихревой поток топлива, за счет чего достигается повышение давления.

Если шестеренный и роликовый насосы в силу особенностей конструкции монтируются непосредственно в топливопровод, то центробежный насос размещается в топливном баке. В современных топливных системах предпочтение отдается центробежному насосу, который значительно менее шумный, обеспечивает более ровный (без пульсаций) поток подаваемого топлива, хотя при этом и имеет ограничения по производительности и создаваемому давлению.

Управление работой электрического ТН обеспечивается благодаря блоку управления ДВС. Топливный насос начинает свою работу параллельно с включением зажигания, однако существуют автомобили, в которых насос активируется при открытии водительской двери (еще до того, как будет вставлен ключ зажигания или нажата кнопка пуска).

Электрический насос способен поддерживать довольно узкий, но достаточный для нормальной работы двигателя, диапазон рабочего давления, которое регулируется за счет изменения напряжения и при помощи предохранительного клапана, ограничивающего максимально допустимое давление в системе.

Топливный насос высокого давления (ТНВД)

Существует три типа ТНВД, они имеют разное устройство, но одно предназначение:

  • рядный;
  • распределительный;
  • магистральный.

В первом из них, топливо в каждый цилиндр нагнетает отдельная плунжерная пара, соответственно, количество пар равно количеству цилиндров. Схема распределительного топливного насоса высокого давления, в значительной мере отличается от схемы рядного. Отличие заключается в том, что горючее нагнетается ко всем цилиндрам посредством одной или нескольких плунжерных пар. Магистральный насос нагнетает топливо в аккумулятор, из которого оно в последствии распределяется по цилиндрам.

В авто с бензиновыми двигателями, с системой непосредственного впрыска, горючее качает электрический топливный насос высокого давления, однако оно (давление) там в разы меньше.

Как уже было сказано, он имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Его устройство довольно просто. Пары размещены в корпусе, внутри которого имеются подводные и отводные топливные каналы. В нижней части корпуса находится кулачковый вал с приводом от коленвала, плунжеры постоянно прижимаются к кулачкам пружинами.

Принцип работы такого топливного насоса не отличается большой сложностью. Кулачок при вращении набегает на толкатель плунжера, заставляя его и плунжер двигаться вверх, сжимая горючее, находящееся в цилиндре. После перекрытия выпускного и впускного каналов (именно в такой последовательности), давление начинает подниматься до значения, после которого открывается нагнетательный клапан, после чего дизтопливо подается к соответствующей форсунке. Данная схема напоминает работу газораспределительного механизма двигателя.

Для регулирования количества поступающего топлива, и момента его подачи, применяется либо механический способ, либо электрический (такая схема предполагает наличие управляющей электроники). В первом случае количество подаваемого горючего изменяется поворотом плунжера. Схема очень проста: на нем имеется шестерня, она находится в зацеплении с рейкой, которая, в свою очередь, связана с педалью акселератора.

Момент подачи топлива нужно менять при изменении величины оборотов коленвала. Для этого на кулачковом валу имеется центробежная муфта, внутри которой расположены грузики. С ростом оборотов они расходятся, и кулачковый вал поворачивается относительно привода. В результате, при повышении оборотов, топливный насос обеспечивает более ранний впрыск, а с уменьшением – более поздний.

Устройство рядных ТНВД обеспечивает им весьма высокую надежность и неприхотливость. Поскольку смазывание происходит моторным маслом из смазочной системы силового агрегата, это делает их пригодными для работы на низкокачественном дизтопливе.

Устанавливаются рядные ТНВД на средние и тяжелые грузовики. На легковые автомобили их полностью перестали устанавливать в 2000 году.

В отличие от топливного насоса рядного, распределительный имеет только одну или две плунжерных пары, которые снабжают топливом все цилиндры. Основные преимущества подобных топливных насосов – меньшая масса и размеры, а также более равномерная подача топлива. Главный минус один – их срок службы намного меньше из-за большой нагруженности, поэтому их применяют только на легковых автомобилях.

Существует три типа распределительных ТНВД:

  1. с торцевым кулачковым приводом;
  2. с внутренним кулачковым приводом (роторные насосы);
  3. с внешним кулачковым приводом.

Устройство первых двух типов насосов обеспечивает им больший срок эксплуатации, по сравнению с последним, ведь силовых нагрузок на узлы приводного вала, от давления топлива, в них нет.

Схема работы распределительного топливного насоса первого типа выглядит следующим образом. Основной элемент – плунжер-распределитель, который, помимо поступательно-возвратного движения, вращается вокруг своей оси, и тем самым нагнетает и распределяет горючее между цилиндрами. В действие он приводится кулачковой шайбой, обегающей по роликам неподвижное кольцо.

Количество поступающего топлива регулируется как механическим путем, при помощи вышеописанной центробежной муфты, так и посредством электромагнитного клапана, на который подается электрический сигнал. Опережение впрыска топлива определяется поворотом неподвижного кольца на определенный угол.

Роторная схема предполагает несколько иное устройство распределительного топливного насоса. Условия работы такого насоса несколько отличается от того, как работает ТНВД с торцевым кулачковым приводом. Горючее нагнетается и распределяется, соответственно, двумя противолежащими плунжерами и распределительной головкой. Вращением головки обеспечивается перенаправление топлива к соответствующим цилиндрам.

Магистральный ТНВД

Магистральный топливный насос гонит горючее в топливную рампу и обеспечивает более высокое давление, по сравнению с рядным и распределительным насосами. Схема его работы несколько иная. Топливо может нагнетаться одним, двумя или тремя плунжерами, приводимыми в действие кулачковой шайбой или валом.

Подача горючего регулируется электронным дозирующим клапаном. Нормальное состояние клапана – открытое, когда поступает электрический сигнал, он частично закрывается и тем самым регулирует количество топлива, попадающего в цилиндры.

Это устройство считается одним из самых сложных в дизельном моторе. Главная его задача — обеспечить подачу дизеля в камеры сгорания под высоким давлением. Подача обеспечивается не просто под определенным давлением, но в необходимый момент времени. Порция очень точно отмеривается электроникой и полностью соответствует уровню нагрузки на агрегат. Существует несколько видов устройств по типу впрыска. Это агрегаты с аккумуляторной системой впрыска и с непосредственным действием.

Устройство топливного насоса высокого давления дизельного двигателя, в которых применяется непосредственный принцип действия, отличается тем, что в конструкции применяется плунжер, оснащенный механическим типом привода. Так, нагнетание и впрыск выполняются одновременно. В каждую камеру сгорания отдельная секция насоса распыляет свою дозу горючего. Необходимое давление обеспечивается за счет движения механизма плунжера.

— подает топливо под высоким давлением в топливную систему ДВС;

— регулирует моменты впрыска топлива.

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

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

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

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

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

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

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

Типы топливных насосов

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

  1. распределительный;
  2. рядный
  3. магистральный.

Рядный ТНВД

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

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

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

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

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

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

Недостатки рядных топливных насосов высокого давления – их размер.

Насос высокого давления, а другими словами ТНВД, отвечает за своевременный впрыск под давлением топлива через форсунки в цилиндры. Основа и принцип работы топливного насоса — это плунжерная пара, представляющая собой плунжер и втулку, между которыми существует минимальный зазор.

Различают, следующие типы насосов высокого давления:

  1. Бензиновые двигатели, с прямым впрыском топлива.
  2. Дизельные двигатели, различают:
    • распределительный (имеет один плунжер, распределяющий топливо);
    • рядный (для каждого цилиндра своя плунжерная пара);
    • магистральный (нагнетает топливо сначала в рампу, а потом в цилиндр).
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector