Топливный насос высокого давления (ТНВД): виды, устройство, принцип работы — Autodromo

Топливный насос (сокращенно ТНВД) предназначен для выполнения следующих функций —  подачи горючей смеси под высоким давлением в топливную систему ДВС, а также регулирования его впрыска в определенные моменты. Именно поэтому топливный насос считается наиболее важным устройством для дизельных и бензиновых двигателей.

Преимущественно ТНВД применяются, конечно же, в дизельных двигателях. А в бензиновых двигателях ТНВД встречаются лишь в тех агрегатах, на которых используется система непосредственного впрыска топлива. При этом насос в бензиновом двигателе работает куда с меньшей нагрузкой, поскольку такое высокое давление, как в дизеле не требуется.

Основные конструктивные элементы топливного насоса — плунжер (поршень) и цилиндр (втулка) малого размера, которые объединяются в единую плунжерную систему (пару), изготовленную из высокопрочной стали с большой точностью.

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

Как делают плунжерные пары в нашей стране сегодня можно увидеть в этом видео:

Между плунжерной парой предусматривается очень маленький зазор, так называемое прецизионное сопряжение. Это отлично показано в видео, когда плунжер очень плавно, с зависанием под действием собственного веса входит в цилиндр.

Итак, как мы уже сказали ранее, топливный насос применяется не только для своевременной подачи горючей смеси в топливную систему, но и для распределения его через форсунки в цилиндры в соответствии с типом двигателя.

Форсунки – связующее звено в этой цепи, поэтому они соединены с насосом трубопроводами. С камерой сгорания форсунки соединяются нижней распылительной частью, оснащенной небольшими отверстиями для эффективного впрыска топлива с дальнейшим его воспламенением.  Определить точный момент впрыска ТС в камеру сгорания позволяет угол опережения.

Содержание

В зависимости от особенностей конструкции различают три основных типа ТНВД – распределительный, рядный, магистральный.

Рядный ТНВД

Этот тип топливного насоса высокого давления оснащается плунжерными парами, расположенными рядом друг с другом (потому и такое название). Их количество строго соответствует количеству рабочих цилиндров двигателя.

Таким образом, одна плунжерная пара обеспечивает подачу топлива в один цилиндр.

Пары устанавливаются в насосном корпусе, в котором предусмотрены каналы входа и выхода. Запускается плунжер при помощи кулачкового вала, соединенного, в свою очередь, с коленвалом, от которого и передается вращение.

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

Момент подачи топлива и регулировка его количества, необходимого в конкретный момент времени может осуществляться либо с помощью механического устройства, либо с помощью электроники. Такая регулировка нужна для корректировки подачи топлива в цилиндры двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (оборотов двигателя).

Механическое управление обеспечивается за счет использования специальной муфты центробежного типа, которая закреплена на кулачковом валу. Принцип действия такой муфты заключен в грузиках, которые находятся внутри муфты и имеют возможность перемещаться под действием центробежной силы.

Центробежная сила изменяется с ростом (или уменьшением) величины оборотов двигателя, благодаря чему грузики либо расходятся к внешним краям муфты, либо снова сближаются к оси. Это приводит к смещению кулачкового вала относительно привода из-за чего и изменяется режим работы плунжеров и, соответственно, при увеличении частоты вращения коленвала двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, а поздний, как вы догадались, при снижении оборотов.

Рядные топливные насосы весьма надежны. Их смазка осуществляется моторным маслом, поступающим из системы смазки двигателя. Они совершенно не привередливы к качеству топлива. На сегодняшний день применение таких насосов из-за их громоздкости ограничено грузовыми автомобилями средней и большой грузоподъемности. Примерно до 2000 года они применялись и на легковых дизельных моторах.

Распределительный ТНВД

В отличие от рядного насоса высокого давления, у распределительного ТНВД может быть либо один, либо два плунжера в зависимости от объема двигателя и, соответственно, необходимого объема топлива.

И эти один или два плунжера обслуживают все цилиндры двигателя, которых может быть и 4, и 6, и 8, и 12. Благодаря своей конструкции, в сравнении с рядными ТНВД, распределительный насос более компактен и меньше весит, и при этом способен обеспечить более равномерную подачу топлива.

К основному недостатку данного типа насосов можно отнести их относительную недолговечность. Распределительные насосы устанавливаются только в легковые автомобили.

Распределительный ТНВД может оснащаться различными типами приводов плунжера. Все эти типы привода являются кулачковыми и бывают: торцевыми, внутренними, внешними.

Наиболее эффективными считаются торцевые и внутренние приводы, которые лишены нагрузок, создаваемых давлением топлива на приводной вал, вследствие чего они служат несколько дольше, нежели насосы с внешним кулачковым приводом.

Кстати, стоит отметить, что импортные насосы фирм Bosch и Lucas, наиболее часто использующиеся в автомобилестроении оснащены именно торцевым и внутренним приводом, а внешний привод имеют насосы серии НД отечественного производства.

Торцевой кулачковый привод

В этом типе привода, используемом в насосах Bosch VE, основным элементом является распределительный плунжер, предназначенный для создания давления и распределения топлива в топливных цилиндрах. При этом плунжер-распределитель совершает вращательные и возвратно-поступательные перемещения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

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

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

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

Величина подачи топлива может быть обеспечена с помощью электронного (электромагнитный клапан) или механического (центробежная муфта) устройства. Регулировка осуществляется за счет поворота на определенный угол неподвижного (не вращающегося), регулировочного кольца.

Цикл работы насоса состоит из следующих стадий: закачка порции топлива в надплунжерное пространство, нагнетание давления за счет сжатия и распределение топлива по цилиндрам. Затем плунжер возвращается в исходное положение и цикл повторяется заново.

Внутренний кулачковый привод

Внутренний привод применяется в распределительных ТНВД роторного типа, например, в насосах Bosch VR, Lucas DPS, Lucas DPC. В таком типе насоса подача и распределение топлива осуществляется посредством двух устройств: плунжера и распределительной головки.

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

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

Распределительный насос с внешним приводом рассматривать не будем, поскольку, скорее всего, их звезда близка к закату.

Магистральный ТНВД

Такой вид топливного насоса применяется системе подачи топлива Common Rail, в которой топливо перед тем, как поступить к форсункам сначала накапливается в топливной рампе. Магистральный насос способен обеспечить высокую подачу топлива — свыше 180 МПа.

Магистральный насос может быть одно-, двух- или трехплунжерным. Привод плунжера обеспечивается кулачковой шайбой или валом (тоже кулачковым, разумеется), которые в насосе совершают вращательные движения, проще говоря, крутятся.

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

Поднятие плунжера сопровождается увеличением внутрикамерного давления и закрытием клапана впуска. При достижении давления, на который настроен насос, открывается выпускной клапан, через который топливо нагнетается в рампу.

В магистральном насосе управление процессом подачи топлива реализуется дозирующим топливным клапаном (который приоткрывается или закрывается на необходимую величину) при помощи электроники.

14. Топливный насос высокого давления (тнвд). Назначение, устройство и работа.

Назначение— Топливные насосы предназначены для подачи в цилиндры дизеля под определенным давлением и в определенный момент точно отмеренных порций топлива, соответствующих данной нагрузке.

По способу впрыска различают топливные насосы непосредственного действия и с аккумуляторным впрыском. В топливном насосе непосредственного действия осуществляется механический привод плунжера, а процессы нагнетания и впрыска протекают одновременно. В каждый цилиндр секция топливного насоса подает необходимую порцию топлива. Требуемое давление распыливания создается движением плунжера насоса.

Основные части ТНВД:

• Корпус.

• Крышки.

• Всережимный регулятор

• Муфта опережения впрыска.

• Подкачивающий насос.

• Кулачковый вал.

• Толкатели.

• Плунжеры с поводками или зубчатыми втулками,

• Гильзы плунжеров.

• Возвратные пружины плунжеров.

• Нагнетательные клапаны.

• Штуцеры.

• Рейка.

Принцип действия ТНВД: Вращение кулачковый вал получает через муфту опережения впрыска и зубчатую передачу от коленчатого вала. При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель и смещает его, а он в свою очередь, сжимая пружину, поднимает плунжер. При поднятии плунжера он вначале закрывает впускной канал, а затем начинает вытеснять топливо, находящееся над ним. Топливо вытесняется через нагнетательный клапан, открывшийся за счёт давления, и поступает к форсунке. В момент движения плунжера вверх винтовой канал, находящийся на нём, совпадает со сливным каналом в гильзе. Остатки топлива, находящиеся над плунжером, начинают уходить на слив через осевой, радиальный и винтовой каналы в плунжере и сливной в гильзе.

При опускании плунжера за счёт пружины открывается впускной канал, и объём над плунжером заполняется топливом от подкачивающего насоса. Изменение количества подаваемого топлива к форсунке осуществляется поворотом плунжеров от рейки через всережимный регулятор. При повороте плунжера, если винтовой канал совпадёт со сливным раньше, то впрыснуто топлива будет меньше. При обратном повороте каналы совпадут позже, и впрыснуто топлива будет больше. На некоторых ТНВД (например, ТНВД трактора Т – 130) часть секций отключается на холостых оборотах, соответственно, отключается и часть цилиндров двигателя.

На рис 1 приведена схема работы плунжерной пары. При контакте роликов толкателя с цилиндрической частью кулачка плунжер под действием пружины находится в нижнем положении. При этом полость нагнетания А связана через отверстие во втулке с надплунжерным пространством и топливо под давлением насоса низкого давления заполняет это пространство.

При набегании кулачка на ролики толкателя плунжер, преодолевая усилие пружины, перемещается вверх, разобщая полость нагнетания и надплунжерное пространство. При дальнейшем перемещении плунжера вверх давление в надплунжерном пространстве возрастает до 15… 18 МПа.

При этом открывается нагнетательный клапан 5 и топливо по магистрали высокого давления поступает к форсунке. При дальнейшем движении плунжера кромка отсечной канавки через радиальные и осевое отверстия соединяет плунжерное пространство с полостью отсечки Б. Давление в магистрали высокого давления падает, нагнетательный клапан закрывается, подача топлива в форсунки прекращается.

Дальнейшее перемещение плунжера вверх приводит к вытеснению топлива из надплунжерного пространства в полость отсечки. Управление режимом работы дизеля производится за счет изменения цикловой подачи топлива при неизменном объеме цикловой подачи воздуха. Изменение цикловой подачи топлива обеспечивается поворотом плунжера вокруг его вертикальной оси, при этом винтовая форма канавки изменяет момент начала отсечки. Поворот плунжера обеспечивается поворотом поворотной втулки при продольном перемещении рейки, в паз которой входит эксцентрично расположенный штифт поворотной втулки.

 Нагнетательный клапан (рис. 31.4)

Этот клапан выполняет две функции: а. Коническое седло действует как невозвратный клапан, не допускающий возврата топлива из трубопровода высокого давления при открывании возвратного канала. Это обеспечивает подачу нового топлива в камеру насоса, а также удаление воздуха или газа, который может попасть из трубопровода через форсунку. b. Если воздух из трубопровода высокого давления удален, насос часто может удовлетворительно работать без клапана подачи: при открытии возвратного канала давление у форсунки будет стремительно падать до величины давления у впускного канала насоса, что обеспечит резкое закрытие форсунки. Однако установка невозвратного клапана обеспечивает перекрытие давления в трубопроводе, когда форсунка еще открыта. Это давление может быть стравлено только в том случае, если топливо будет продолжать проходить через форсунку при уменьшении давления, в результате чего будут поступать последние мелкие капельки, что приведет к неполному сгоранию топлива, образованию сажи, смога в выхлопных газах и высокому расходу топлива.

Разгрузочный поясок под конусом клапана действует как поршень и вытягивает небольшое количество топлива из топливопровода высокого давления, когда клапан закрывается, опускаясь в седло клапана, что ведет к быстрому падению давления и мгновенной отсечке подачи топлива в камеру сгорания.

Часто задаваемые вопросы по дизельным ТНВД и форсункам

Сколько стоит ремонт насоса или форсунки?

Стоимость ремонта зависит от марки, модели и артикула вашего ТНВД или форсунок. Информация о паспортной табличке здесь. Oregon Fuel Injection имеет в наличии много восстановленных и новых сменных блоков по установленной цене, поэтому вы заранее знаете, сколько это будет стоить. Если у нас его нет на полке, мы предоставим смету для восстановления вашего насоса или форсунок после разборки.

Можете ли вы починить только неисправность моего ТНВД?

Да. Например, у вас может быть утечка вокруг вала дроссельной заслонки, которую можно устранить без полной переборки насоса. Однако некоторые «частичные» отказы являются признаком того, что вскоре произойдет с остальной частью насоса. Не имеет смысла выполнять частичный ремонт, если другие детали насоса сильно изношены или могут вскоре выйти из строя, поскольку два частичных ремонта часто обходятся дороже, чем капитальный ремонт.

Сколько времени займет ремонт моей помпы или форсунок?

Время ремонта зависит от типа насоса или форсунок. В некоторых случаях мы можем договориться о встрече заранее. Для мелкого ремонта или тестирования наша цель обслуживания составляет 1-2 дня. Восстановление обычно занимает от 2 до 7 дней в зависимости от модели и наличия запчастей. Свяжитесь с нами, указав номера деталей вашего устройства, и мы будем рады сообщить вам, какой ремонт мы можем предоставить. У нас есть много восстановленных и новых ТНВД и форсунок, поэтому единственное время простоя, которое у вас должно быть, — это время, необходимое для замены старого узла на восстановленный.

Ремонтируете ли вы ТНВД Roosa Master?

Да. Stanadyne приобрела торговую марку Roosa Master, и мы являемся авторизованным сервисным дилером Stanadyne.

Вы ремонтируете ТНВД CAV или Lucas CAV?

Да. CAV расшифровывался как Charles Anthony Vandervell, а бренд CAV назывался Lucas. Lucas CAV (Lucas Varity и Lucas Diesel Systems) позже были приобретены Delphi Diesel Systems. Мы являемся авторизованным сервисным дилером Delphi Diesel Systems.

Вы ремонтируете насосы и форсунки Diesel Kiki?

Да, Diesel Kiki теперь является топливной системой Zexel, и мы являемся авторизованным сервисным дилером Zexel.

Есть ли ремонтный комплект для моего ТНВД?

Нет, большинство ТНВД имеют комплект уплотнений и прокладок или для них предусмотрены отдельные уплотнения и прокладки. Твердые детали заменяются после осмотра, при износе или при непрохождении испытаний. Ремкомплектов, как для ремонта двигателя, нет.

Могу ли я самостоятельно восстановить ТНВД?

Ремонт ТНВД — это больше, чем просто замена уплотнений. Замена уплотнений и прокладок на двигателе не означает, что у вас восстановленный двигатель. Необходимо заменить изношенные жесткие детали, произвести настройку и выполнить калибровку насоса. Для разборки и повторной сборки ТНВД требуются специальные инструменты для предотвращения повреждений и правильной настройки для оптимальной работы. Вы можете устранить утечку топлива, но устранение таких проблем, как неровный ход, промахи или чрезмерное дымление, потребует осмотра и замены твердых деталей и надлежащей калибровки.

Могу ли я самостоятельно восстановить форсунки?

Замена форсунки без притирки и испытаний не является нашей идеей восстановления. Некоторым форсункам требуются специальные инструменты для предотвращения повреждений при разборке. Две пружинные форсунки и форсунки Common Rail требуют специальных инструментов для правильной установки, чтобы пройти тестирование. Настройки достигаются с помощью прокладок разных размеров, вы не будете знать, какой размер вам нужен, пока не будут выполнены настройки или тестирование. Мы используем притирочный блок и полировальный блок для очистки и выравнивания сопрягаемых поверхностей. Форсунки проходят испытания и должны соответствовать максимальному давлению и/или расходу.

Нужно ли использовать присадку к дизельному топливу?

Да, мы рекомендуем Stanadyne Performance Formula. Этот кондиционер топлива полезен для многих двигателей и топливных систем, так как обеспечивает очистку и смазку топливной системы. Он также обеспечивает повышение цетанового числа для более чистого сгорания, увеличения мощности и увеличения пробега. НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ добавку к дизельному топливу, которая якобы диспергирует воду. Диспергирование воды в топливе позволит ему пройти через топливный фильтр. Если он пройдет через топливный фильтр, он попадет в ТНВД или форсунки и вызовет загрязнение.

Могу ли я увеличить количество топлива, чтобы получить больше лошадиных сил?

В зависимости от применения часто существует множество способов увеличить мощность без нарушения законов о выбросах. Простое увеличение подачи топлива без улучшения потока воздуха или других изменений может привести к повышению температуры выхлопных газов (EGT), чрезмерному дыму и, как правило, незаконным выбросам.

Ремонт топливного насоса в Рочестере, Миннесота

Как работает топливный насос?

Независимо от того, какие у вас Acura, Buick, Cadillac или Chevrolet, топливные насосы работают одинаково. Двигатель автомобиля сжигает смесь газа и воздуха для производства энергии. Бензин перекачивается по трубе из бака и смешивается с воздухом в системе впрыска топлива, из которой двигатель всасывает смесь. Топливный насос всасывает бензин из бака по трубе к топливным форсункам. Насос может приводиться в действие двигателем механически или электрически, и в этом случае он обычно находится рядом с топливным баком или даже внутри него.

Механический топливный насос приводится в действие распределительным валом. Когда вал вращается, кулачок проходит под поворотным рычагом и толкает его вверх с одного конца. Другой конец рычага опускается вниз и забирает с собой диафрагму. Когда рычаг опускается, он создает всасывание, которое всасывает топливо через топливную трубку в насос. Диафрагма может двигаться вверх только за счет вытеснения газа из камеры. Газ не может вернуться через первый односторонний клапан, поэтому он выходит через другой, ведущий к карбюратору. Электрический топливный насос имеет такое же расположение диафрагмы и рычага, но вместо распределительного вала натяжение диафрагмы обеспечивает соленоид (электромагнитный переключатель).

Соленоид притягивает железный стержень, который тянет диафрагму вниз, втягивая газ в камеру. Мы в Tilson’s Auto Repair точно знаем, как работает ваш топливный насос, и если вы находитесь в Эйоте, Миннесота, Байроне, Миннесота, Кассоне, Миннесота или поблизости, мы можем позаботиться обо всех ваших потребностях в ремонте автомобилей.

Когда я еду по улице в Рочестере, как я узнаю, что моему автомобилю требуется ремонт топливного насоса?

Ниже приведены некоторые признаки неисправного топливного насоса:

Свистящий звук из топливного бака — Если вы слышите визг или скулящий звук из топливного бака во время работы автомобиля, возможно, топлива недостаточно. , или у вас может быть поврежден насос или загрязнение в системе.

Затрудненный запуск — Поскольку топливные насосы работают постоянно при включении зажигания, они со временем могут изнашиваться и ослабевать. Слабый топливный насос может по-прежнему качать топливо, но у автомобиля могут возникнуть проблемы с запуском из-за отсутствия давления. Ослабленный топливный насос может привести к тому, что автомобиль будет запускаться чаще, чем обычно, а в более серьезных случаях это может даже привести к тому, что транспортному средству потребуется несколько поворотов ключа, прежде чем он заведется.

Дробление двигателя — Если вы едете с постоянной высокой скоростью, и ваш двигатель внезапно начинает брызгать, прежде чем вернуться в нормальное состояние, это означает, что топливный насос не может обеспечить постоянный поток топлива в двигатель при идеальном давлении. Если вы испытываете это, не стесняйтесь ехать в автосервис Tilson, чтобы мы могли проверить ваш топливный насос.

Остановка двигателя при высоких температурах — Остановка двигателя в сочетании с высокой внутренней температурой автомобиля обычно означает неисправность двигателя топливного насоса.

Потеря мощности при нагрузке — Если вы испытываете потерю мощности при движении в гору в Олмстеде, перевозке тяжелого груза или даже при ускорении, это указывает на то, что топливный насос слабеет, потому что он не может справиться с повышенные требования к вашему автомобилю.

Помпаж автомобиля — Неравномерное сопротивление внутри двигателя топливного насоса может вызвать помпаж автомобиля и указывает на необходимость ремонта топливного насоса. Всплеск чувствует, как педаль газа была использована. Однако это происходит со случайной постоянной скоростью. Если это происходит часто, это может быть связано с проблемами в топливном насосе.

Низкий расход бензина — Клапан внутри топливного насоса может не открываться, в результате чего в систему двигателя поступает больше топлива, чем необходимо, что может привести к более частой заправке автомобиля топливом, чем обычно. Низкий расход бензина также может указывать на другие проблемы с вашим автомобилем, и мы в автосервисе Tilson можем точно определить, в чем проблема с вашим автомобилем.

Автомобиль не заводится — При полном отказе топливного насоса автомобиль отказывается заводиться. При повороте ключа двигатель по-прежнему будет запускаться, но запустить его будет невозможно из-за отсутствия топлива. Незапускаемая ситуация также может быть вызвана рядом других проблем. Поэтому настоятельно рекомендуется провести правильную диагностику автомобиля.

Если вы испытываете один или несколько из этих симптомов с вашим автомобилем и находитесь в районе 55904 или поблизости, вы можете доставить свой автомобиль в авторемонтную мастерскую Tilson в Олмстеде, чтобы починить его или заменить топливный насос.

Ваш надежный магазин по ремонту топливных насосов

Мы в Tilson’s Auto Repair в Рочестере являемся экспертами во всем, что касается ремонта автомобилей. Мы ремонтируем автомобили с 1983 года, и наша команда консультантов по обслуживанию имеет многолетний опыт работы. Мы можем осмотреть ваш автомобиль от бампера до бампера и предоставить множество услуг, таких как техническое обслуживание и диагностика электрооборудования, а также ремонт автомобилей.

Вот почему мы должны быть вашей местной автомастерской:

• Прозрачность
• Честность
• Целостность
• Мы эксперты
• Лет опыта

Чтобы записаться на прием в автосервис Tilson’s Auto Repair в Рочестере, позвоните нам по телефону 507-282-49.