Toyota-navi.ru

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

Устройство топливного насоса высокого давления бензинового двигателя

Установка ТНВД на двигатель, устройство топливного насоса высокого давления

Одним из самых сложных и дорогостоящих элементов топливной системы современного автомобиля является топливный насос высокого давления (ТНВД). Он содержит плунжерную пару, распределяющую топливо по цилиндрам. Как и любой механизм, со временем ТНВД изнашивается и требует замены. Чтобы вернуть мотор в рабочее состояние, поставить новую деталь можно самостоятельно. Но необходимо выполнить операцию грамотно, иначе узел будет работать неправильно, что может привести к более серьезной поломке.

  • Устройство ТНВД и место его установки
  • Подготовительные работы
  • Регулировка ТНВД перед установкой
  • Как установить ТНВД на дизель
  • Установка ТНВД на машину с бензиновым двигателем
  • Видео

Виды топливного насоса высокого давления

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).

Топливный насос бензинового двигателя

Насосы высокого давления встречаются, как на дизельных, так и на бензиновых ДВС. ТНВД бензиновых агрегатов имеют систему прямого (непосредственного) впрыска, то есть бензин впрыскивается прямиком в цилиндры. Пример такого двигателя — Mitsubishi GDI, ранее мы уже писали о системе впрыска GDI.

При его эксплуатации обязательно следует заправлять самым высокооктановым топливом, производители не советуют использовать различные присадки к топливу, чтобы ТНВД нагнетал бензин с необходимым для корректной работы и нужной производительности давлением. Устройство ТНВД бензинного двигателя рассмотрим на примере движка GDI.

На рисунке выше показан ТНВД бензинового двигателя GDI, состоит из:

  1. Клапан-регулятор низкого давления
  2. Регулятор частоты вращения
  3. Штуцер с дросселем для выхода топлива
  4. Распределительная головка
  5. Насос низкого давления
  6. Автомат опережения впрыскивания топлива
  7. Внутренняя полость насоса
  8. Электромагнитный клапан остановки топлива

Основной причиной выхода из строя бензинового ТНВД служит низкое качество топлива на автозаправках. Что подвержено износу? Сначала образуются потертости на барабане, если заглянуть внутрь, видно характерную красноватость, похожую на ржавчину. Хорошо заметны потертости и на плунжерах. Первыми тревожными звоночками о нарушении правильной работы ТНВД служат снижение мощности и приемистости двигателя. Позже двигатель перестаёт заводиться. Во-избежании сложного и дорогого ремонта, владельцу данного агрегата, советуем сразу ехать в автосервис.

Распределительный насос дизельного двигателя

Используется на легковых авто, производства компаний Bosch, Denso, Delphi и прочее. Этот тип ТНВД отличается от рядных насосов тем, что они имеют всего один, два плунжера на цилиндры ДВС. Они занимают меньше места и легче весят, минусом таких насосов является недолговечность комплектующих деталей.

Насосы данного типа имеют разновидности конструкции привода плунжера. Он может быть внешним, внутренним или торцевым. Внешний тип привода используют на отечественных машинах, хотя внешний и торцевой характеризуются большей надежностью и долгой эксплуатацией. В них в отличие от внешнего кулачкового привода нет нагрузки узлы вала.

Основа распределительного ТНВД — это плунжер, который совершая движение, распределяет солярку по цилиндрам ДВС. Движется плунжер за счет вращения шайбы, обходящей кольцо по роликам. Она жмёт на плунжер, выполняя тем самым давление топлива. Чтобы плунжер вернулся в исходное положение, на него давит пружина.

Для подачи топлива на плунжеры необходимо небольшое давление, в ТНВД давление создается топливоподкачивающим насосом, который стоит на приводном валу. В зависимости от конструкции топливоподкачивающий насос, может быть роторно-лопастным, шестерным и др. Система смазки ТНВД производится дизельным топливом.

Регулируется количество подачи топлива разными методами. Первый способ — это электромагнитный клапан. Механически, количество подаваемого топлива определяют включением муфты воздействующей на дозатор через рычаги. Опережение впрыска регулируется с помощью поворота кольца на данный угол. Работа распределительного насоса включает следующие манипуляции, впускает топливо в надплужерное пространство, а после нагнетает и подаёт определённое количество топлива в цилиндры.

Рядный топливный насос высокого давления

Рядные ТНВД надёжны в эксплуатации, имеют общую с двигателем систему смазки — моторным маслом, можно использовать на низкокачественном топливе. Не используют на легковых машинах с 2000-ых годов.

Рядный топливный насос высокого давления состоит из:

  1. Корпус нагнетательного клапана
  2. Проставка
  3. Пружина нагнета тельного клапана
  4. Гильза плунжера
  5. Конус нагнетательного клапана
  6. Впускное и распределительное отверстия
  7. Регулирующая кромка плунжера
  8. Плунжер
  9. Регулирующая втулка плунжера
  10. Поводок плунжера
  11. Пружина плунжера
  12. Тарелка пружины
  13. Роликовый толкатель

Число плунжерных пар соответствует количеству цилиндров, корпус насоса имеет специальные канальцы подводящие топливо. Движение плунжера происходит от кулачка, который перемещается за счёт коленвала. Специальные пружины плотно прижимают плунжеры к кулачкам. При движении плунжера, то открывается, то закрывается впускное и выпускное отверстие, благодаря давлению в системе, открывается нагнетательный клапан и соляра поступает на форсунку. Отрегулировать количество подаваемого на форсунки топлива можно, как механическим путём, так и электронным способом.

Момент подачи дизеля зависим от частоты вращения коленвала. Механически, изменяется муфтой, внутри которой находятся грузики, расположенной на кулачковом валу. Когда увеличиваются обороты, грузики расходятся и вращают кулачковый вал. От количества оборотов изменяется и количество впрыска топлива.

Разновидности насоса

Как известно, существует несколько видов топливного впрыска:

  • Моновпрыск — когда вместо карбюратора на всасывающий коллектор устанавливается одна общая форсунка. Сегодня практически не применяется.
  • Распределенный (многоточечный). Перед каждым цилиндром установлена своя форсунка, причем горючее подается не в цилиндр, а во впускной коллектор (непосредственно перед клапаном). Момент впрыска задается обычно электроникой. Ей же регулируется и объем подачи горючего.
  • Прямой или непосредственный впрыск. Горючее впрыскивается сразу в цилиндр двигателя (топливно-воздушная смесь образуется в процессе такта всасывания).
Читать еще:  В чем отличие двигателей на поло седан

Для каждого вида впрыска применяются и соответствующие разновидности топливного насоса высокого давления. Известны 3 вида этих устройств:

  1. Рядный прибор — представляет собой несколько секций одинаковых насосов, каждый из которых питает свою форсунку. По своему устройству единичные секции абсолютно одинаковы. Эти приборы устанавливались ранее на дизельных двигателях и работали по жесткой программе от газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя.
  2. Распределительный одноплунжерный насос — работает также синхронно с вращением коленчатого вала. На 4-тактном двигателе рабочий процесс происходит за 2 оборота коленвала. Насосный вал в это время совершит 1 оборот, а рабочий плунжер подаст очередную порцию топлива на каждую форсунку. Распределительные насосы чаще всего используются в моторах легковых автомобилей.
  3. Магистральный ТНВД. Этот прибор работает независимо по отношению к коленчатому валу. Его задача заключается лишь в создании необходимого давления в топливной магистрали, которую называют еще топливной рампой. Последняя является своего рода гидравлическим аккумулятором. Открыванием форсунок управляет электронный блок управления (ЭБУ) при помощи электромагнитного клапана. Топливный насос высокого давления такого типа применяется в системах впрыска Common Rail.

Принцип работы


Работа секции рядного ТНВД

Схема работы рассматриваемой модели топливного насоса напоминает эксплуатацию двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Она включает в себя несколько последовательно реализуемых этапов:

  1. Вращение кулачкового вала с оказанием давления на толкатели плунжера.
  2. Перемещение поршня по втулке.
  3. Увеличение давления топлива, в результате которого открываются нагнетательные клапаны.
  4. Поступление горючего к форсункам через открытые клапаны.

Важной особенностью ТНВД выступает попадание в форсунки не всей топливно-воздушной смеси, а только четко определенной дозы. Оставшееся топливо через специальные сливные клапаны возвращается в систему. Наличие центробежной муфты обеспечивает поступление горючего в нужный момент, а присутствие в конструкции всережимного регулятора обеспечивает точное определение необходимого объема смеси. В результате одновременной работы всех узлов топливного насоса высокого давления удается добиться продуктивной работы двигателя при минимально возможном расходе топлива.

Дальнейшего увеличения КПД двигателей, оснащенных ТНВД, позволяет добиться использование электронных систем управления работой топливного насоса. Современные высокоточные датчики контролируют все ключевые параметры системы, к числу которых относятся:

  • изменение положения педали газа;
  • количество оборотов распределительного вала;
  • уровень температуры охлаждающей жидкости;
  • скорость транспортного средства;
  • уровень давления в системе наддува воздуха;
  • изменение положения иглы форсунки и т.д.

Дополнительный плюс ТНВД с электронным блоком контроля и управления – наличие эффективных программ самодиагностики системы. Они позволяют быстро выявлять возникшие проблемы и обеспечивают работу двигателя даже в случае отказа отдельных узлов или деталей.

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.

Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления (сокращенное наименование – ТНВД) является одним из основных конструктивных элементов системы впрыска дизельного двигателя. Насос, выполняет, как правило, две основные функции: нагнетание под давлением определенного количества топлива; регулирование необходимого момента начала впрыскивания. С появлением аккумуляторных систем впрыска функция регулирования момента впрыска возложена на управляемые электроникой форсунки.

Читать еще:  Газ 3110 двигатель 406 мало давление масла

Основу топливного насоса высокого давления составляет плунжерная пара, которая объединяет поршень (он же плунжер) и цилиндр (он же втулка) небольшого размера. Плунжерная пара изготавливается из высококачественной стали с высокой точностью. Между плунжером и втулкой обеспечивается минимальный зазор – прецизионное сопряжение.

В зависимости от конструкции различают следующие виды топливных насосов высокого давления: рядный, распределительный и магистральный. В рядном насосе нагнетание топлива в цилиндр производится отдельной плунжерной парой. Распределительный насос имеет один или несколько плунжеров, которые обеспечивают нагнетание и распределение топлива по всем цилиндрам. Магистральные насосы осуществляют только нагнетание топлива в аккумулятор.

Топливный насос высокого давления используется также в системе непосредственного впрыска бензинового двигателя, но его рабочее давление на порядок ниже аналогичной характеристики дизельного насоса.

Ведущими производителями топливных насосов высокого давления являются, в основном, зарубежные фирмы: Bosch, Lucas, Delphi, Denso, Zexel.

Рядный топливный насос высокого давления

Рядный ТНВД имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Плунжерные пары установлены в корпусе насоса, в котором выполнены каналы для подвода и отвода топлива. Движение плунжера осуществляется от кулачкового вала, который в свою очередь имеет привод от коленчатого вала двигателя. Плунжеры постоянно прижимаются к кулачкам с помощью пружин.

При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель плунжера. Плунжер двигается вверх по втулке, при этом последовательно закрываются выпускное и впускное отверстие. Создается давление, при котором открывается нагнетательный клапан, и топливо по топливопроводу поступает к соответствующей форсунке.

Регулирование количества подаваемого топлива и момента его подачи может осуществляться механическим путем или с помощью электроники. Механическое регулирование количества подаваемого топлива осуществляется поворотом плунжера во втулке. Для поворота на плунжере выполнена шестерня, которая соединена с зубчатой рейкой. Рейка связана с педалью газа. Верхняя кромка плунжера имеет наклонную поверхность, поэтому при повороте отсечка топлива и соответственно его количество будет изменяться.

Изменение момента начала подачи топлива требуется при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Механическое регулирование момента подачи топлива производится с помощью центробежной муфты, расположенной на кулачковом валу. Внутри муфты находятся грузики, которые при увеличении оборотов двигателя расходятся под действием центробежных сил и поворачивают кулачковый вал относительно привода. При увеличении оборотов двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, при уменьшении – поздний.

Конструкция рядных ТНВД обеспечивает высокую надежность. Насосы смазываются моторным маслом системы смазки двигателя, поэтому могут работать на топливе низкого качества. Рядные топливные насосы высокого давления применяются на двигателях с раздельными камерами сгорания и непосредственным впрыском средних и тяжелых грузовых автомобилей. На легковых дизелях данный вид насоса применялся до 2000 года.

Распределительный топливный насос высокого давления

Распределительные топливные насосы высокого давления, в отличие от рядного ТНВД, имеют один или два плунжера, обслуживающих все цилиндры двигателя. Распределительные насосы обладают меньшей массой и габаритными размерами, а также обеспечивают большую равномерность подачи. С другой стороны их отличает сравнительно низкая долговечность сопряженных деталей. Все это определяет область применения данных насосов, в основном, на двигателях легковых автомобилей.

Конструкции распределительных топливных насосов высокого давления могут иметь различный привод плунжера:

  • торцевой кулачковый привод (насосы Bosch VE);
  • внутренний кулачковый привод (роторные насосы Bosch VR, Lucas DPC, Lucas DPS);
  • внешний кулачковый привод (отечественные насосы НД-21, НД-22).

Предпочтительными в плане эксплуатации являются первые два типа привода плунжеров, т.к. в них отсутствуют силовые нагрузки от давления топлива на узлы приводного вала и, соответственно, выше долговечность.

Основным элементом распределительного ТНВД с торцевым кулачковым приводом плунжера (Bosch VE) является плунжер-распределитель, который совершает возвратно-поступательное и вращательное движение, обеспечивая нагнетание и распределение топлива по цилиндрам.

Возвратно-поступательное движение плунжера происходит при вращении кулачковой шайбы, которая обегает неподвижное кольцо по роликам. Шайба нажимает на плунжер, за счет чего создается давление топлива. В исходное положение плунжер возвращается с помощью пружины.

Вращение плунжера производится от приводного вала. При этом происходит распределение топлива по цилиндрам.

Регулирование величины подачи топлива осуществляется автоматически с помощью механического или электронного устройств. Механический регулятор включает центробежную муфту с грузами, которая через систему рычагов воздействует на дозатор, изменяющий величину топливоподачи. Электронный регулятор представляет собой электромагнитный клапан.

Регулирование величины опережения впрыска топлива в распределительном насосе производится путем поворота неподвижного кольца на определенный угол.

Рабочий процесс распределительного насоса включает впуск топлива в надплунжерное пространство, нагнетание и распределение в соответствующие цилиндры.

В распределительном насосе роторного типа нагнетание и распределение топлива по цилиндрам осуществляются разными устройствами плунжером и распределительной головкой. Нагнетание топлива производится с помощью двух противолежащих плунжеров, расположенных на распределительном валу. Плунжеры через ролики обегают профиль кулачковой обоймы и совершают возвратно-поступательное движение.

При движении плунжеров навстречу друг другу происходит рост давления топлива, после чего топливо по каналам распределительной головки и нагнетательным клапанам доставляется к форсункам соответствующих цилиндров.

Топливо к плунжеру (плунжерам) подается под небольшим давлением, которое создает топливоподкачивающий насос. В распределительных насосах топливоподкачивающий насос установлен на приводном валу в корпусе насоса. Конструктивно это может быть роторно-лопастной насос, шестеренный насос с внешним или внутренним зацеплением.

Читать еще:  Выполнение работ по обслуживанию системы питания бензинового двигателя

Смазка распределительного насоса высокого давления производится дизельным топливом, которое заполняет корпус насоса.

Магистральный топливный насос высокого давления

Магистральный топливный насос высокого давления используется в аккумуляторной системе впрыска топлива Common Rail, где он выполняет функцию нагнетания топлива в топливную рампу. Магистральные ТНВД обеспечивают более высокое давление топлива (в современных системах впрыска порядка 180 МПА и более).

Конструктивно магистральный насос может иметь один, два или три плунжера. Привод плунжеров осуществляется с помощью кулачкового вала или кулачковой шайбы.

При вращении кулачкового вала (эксцентрика кулачковой шайбы) под действием возвратной пружины плунжер движется вниз. Увеличивается объем компрессионной камеры и уменьшается давление в ней. Под действием разряжения открывается впускной клапан, и топливо поступает в камеру.

Движение плунжера вверх сопровождается ростом давления в камере, впускной клапан закрывается. При определенном давлении открывается выпускной клапан и топливо подается в рампу.

Управление подачей топлива производится в зависимости от потребности двигателя с помощью клапана дозирования топлива. В нормальном положении клапан открыт. По сигналу электронного блока управления клапан закрывается на определенную величину, тем самым регулируется количество поступающего в компрессионную камеру топлива.

Пример дизельного агрегата

Здесь и далее разберем несколько конкретных нагнетающих узлов характерных типов.

Для начала рассмотрим дизельный топливный насос Ниссан Патрол – его устройство и принцип работы. Он здесь распределительного типа.

  1. Лопастной топливоподкачивающий насос является первым звеном, он принимает горючее из трубопровода и подает непосредственно в ТНВД.
  2. Далее на валу топливоподкачивающего узла у ТНВД расположен распределительный плунжер.
  3. Последний взаимодействует с кулачковым диском. Кулачковый диск движется по роликовому кольцу. Он воздействует на распределительный плунжер, из-за которого горючее и попадает к форсункам.

Вот такой мудрый механизм, созданный инженерами Bosch, который обладает достаточно хорошей надежностью. Надо добавить, что работает он из-за воздействия кулачков коленчатого вала.

Подобный же сложный механизм от той же марки Bosch применяется на немецких дизелях. То есть, скажем, топливный насос для Фольксваген 1,6 D имеет аналогичное устройство. В его состав включены, по сути, те же элементы.

  1. Топливоподкачивающий насос роторно-лопастного типа.
  2. Центробежный регулятор через шестерни приводится в действие от топливоподкачивающего механизма.
  3. Центробежный регулятор состоит из дискового кулачка, связанного с распределительным плунжером, от которого горючее подается к форсункам.

Как видим, основные узлы совершенно идентичны описанным ранее применительно к Ниссану. Впрочем, такова суть построения большинства типов современных ТНВД для дизельных двигателей, приводимых в действие вращением коленчатого вала.

Бензиновые агрегаты конкретно по моделям

Далее рассмотрим бензиновые агрегаты. Для начала возьмем топливный насос Нивы Шевроле – посмотрим, каково его устройство. У данного автомобиля весь модуль расположен внутри бака, под задним сиденьем. Он объединен общим корпусом и включает.

  1. Сам электронасос.
  2. Поплавок и датчик указателя уровня топлива.
  3. Регулятор давления горючего.

Непосредственно узел, качающий топливо, включает.

  1. Электродвигатель коллекторный с двумя магнитами.
  2. Нагнетатель вихревого типа, где вращение лопастной крыльчатки придает горючему энергию.

Такая компоновка, плюс такой тип нагнетателя, характерны для многих марок автомобилей. Чтобы убедиться, рассмотрим еще несколько машин.

Например, разберем устройство топливного насоса ВАЗ 2110 с инжектором. Здесь действительно применена та же схема, описанная немного выше. Модуль таким же образом вделан внутрь бензобака, под задней седушкой. Он состоит из.

  1. Заборной сеточки.
  2. Датчика уровня топлива с поплавком.
  3. Самого электронасоса.

Последний здесь опять же состоит из двух компонентов. Перечислим их.

  1. Электродвигатель.
  2. Нагнетатель по типу вихревого с лопастным ротором, расположенным на той же оси, что и электродвигатель.

Что ж, особого различия с предыдущей конструкцией не наблюдается. Устройство насоса автомобиля ВАЗ 2110 подчиняется уже знакомым принципам.

Кое-что еще

Хотелось бы еще кое-что сказать о ресурсе работы этих нагнетающих горючее узлов автомобиля, а также о премудростях их эксплуатации.

Что касается сборочных узлов подачи топлива для дизельных двигателей – они весьма долговечны. Средний срок их службы не нормируется, однако были отдельные случаи, когда он достигал четверть века.

Общее устройство самого топливного насоса высокого давления таково, что наибольшую нагрузку воспринимает плунжерная пара. Если она изготовлена из качественных материалов, то износостойкость всего агрегата на высшем уровне.

Но поскольку смазка плунжерной пары производится топливом, то при постоянно плохом качестве солярки механизм быстро выходит из строя. Ведь частицы грязи или примеси воды попадают на трущиеся детали, нанося им неисправимый вред.

Относительно электронасосов подачи бензина можно сказать, что их срок службы не так долог из-за наличия электродвигателя. Последний легко выходит из строя при опустошенном бензобаке, когда агрегат, он ведь имеет погружной тип, работает вхолостую.


Качество топлива здесь тоже влияет на долговечность узла. При регулярно заливаемом плохом бензине агрегат быстро ломается, поскольку забивается приемная сеточка, работать ему приходится под большой нагрузкой. Однако если соблюдать нормы эксплуатации, на одном нагнетательном узле можно проездить не одну сотню тысяч километров.

Итак, мы рассмотрели особенности строения данных агрегатов, принципы их работы. Приведенная информация послужит автолюбителям дополнением к копилке знаний.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector