ТНВД: что это и зачем нужен топливный насос высокого давления

Содержание

Плунжерная пара (подающие элементы) ТНВД

Плунжер ТНВД (4) вместе с гильзой ТНВД (3) образуют плунжерную пару. В ее работе использован принцип перелива топлива, и управление с помощью канала и спиральной канавки.

Плунжер ТНВД очень точно подгоняется к гильзе, что обеспечивает уплотнение, адекватное даже при высоком давлении и низких оборотах, и применение дополнительных уплотни тельных элементов не требуется. Помимо вертикальной канавки плунжер имеет также дополнительную проточку на своей боковой стороне, называемую управляющей спиральной канавкой (6).

Плунжерная пара (основной вариант)

Рис. Плунжерная пара (основной вариант)

Для давления впрыска до 600 бар хватает одной спиральной канавки (а — плунжерная пара с одним каналом), но для большего давления необходимы две канавки, расположенные на плунжере диаметрально противоположно (Ь — плунжерная пара с двумя каналами). Эта мера служит для предотвращения «залипания» плунжера, так как плунжер больше не перемещается относительно гильзы под действием давления впрыска.

Гильза имеет один или два входных (впускных) топливных канала для поступления топлива и обеспечения окончания подачи топлива (5). Учитывая, что плунжер обрабатывается и подбирается под гильзу, необходимо при замене менять плунжерную пару только в сборе и никогда не заменять плунжер или гильзу отдельно.

ТНВД: что это и зачем нужен топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления (ТНВД) обеспечивает дозированную бесперебойную подачу горючего под давлением в автомобильные топливные системы. Изначально его монтировали только на дизельные моторы, но по мере развития автомобильной промышленности он стал применяться на бензиновых двигателях с ДВС. Особенность работы автомобильного узла – точное дозирование горючего и проведение впрыска в строго определенные моменты работы силовых агрегатов.

Плунжерная пара в дизельном двигателе – что это?

Главным узлом в топливной системе дизельного двигателя является топливный насос высокого давления. В статье вы узнаете как он устроен и принцип работы.

Плунжерная пара ТНВД: требования к эксплуатации, виды неисправностей и принцип работы

Конструкция данного элемента предполагает наличие двух основных элементов — втулки и плунжера. Последний состоит из небольшого поршня цилиндрической формы. При работе насоса данная деталь двигается внутри втулки. Благодаря возвратно-поступательным движениям, которые они производят, осуществляется нагнетание топлива, после чего происходит всасывание горючего. Плунжерная пара ТНВД имеет отверстия на втулке. Через них происходит подача дизтоплива для нагнетания.

Плунжер является специальным вытеснителем, который имеет цилиндрическую форму. Длина плунжера намного больше диаметра. Другими словами, плунжер представляет собой специальный поршень, который используется в таких механизмах, где требуется создание более высокого давления сравнительно с обычными поршневыми насосами. Отличительной особенностью выступает то, что уплотнитель находится на цилиндре и перемещается по поверхности плунжера в тот момент, когда совершается возвратно-поступательное движение. Такое решение получило название плунжерная пара. То есть главное назначение и функция данного элемента заключается в измерении точного количества горючего для его подачи в цилиндры двигателя. Кроме этого, при помощи данного элемента насос подает топливо под определенным давлением в нужный момент. Но для того чтобы осуществлять все эти операции без сбоя, плунжерная пара должна соответствовать ряду технических требований. Само же ее производство осуществляется на высокотехнологичном оборудовании (как правило, на крупных предприятиях). В домашних условиях подобный элемент изготовить невозможно.

Плунжерные пары, как важнейшая часть ТНВД

Возможно, вам приходилось слышать это название детали топливного насоса, но что такое плунжер, где находится и как работает, остается непонятным.

Плунжер — является специфической формы поршнем, цилиндрической формы. Его длинна превышает диаметр во много раз. Отличительной особенностью этой детали, что его уплотнитель расположен в цилиндре, и не двигается, при возвратном движении. Применяется в механизмах насосов, где необходимо получить высокое давление подачи топлива, по сравнению с простыми клапанными насосами.

Что такое плунжерная пара? Производство, ремонт, замена и регулировка плунжерных пар

Плунжерная пара представляет собой механизм, состоящий из двух элементов. Первый из них, давший наименование всему узлу, называется плунжер или поршень, а второй – так называемая гильза или втулка. Принцип работы пары основан на том, что плунжер совершает возвратно-поступательное движение внутри втулки. В результате, при помощи каналов, расположенных внутри механизма, топливо или другая рабочая жидкость под высоким давлением подается в пространство, расположенное над поршнем.

Необходимость в разработке ТНВД на основе одной или нескольких плунжерных пар появилась после изобретения дизельного двигателя, совершенного Рудольфом Дизелем. В число ключевых особенностей агрегата входила подача топлива в камеры внутреннего сгорания под давлением, что выступало обязательным условием его гарантированного самовоспламенения. На первых моделях для решения этой задачи использовался громоздкий и тяжелый компрессор, наличие которого заметно снижало общий КПД дизельного двигателя.

Разработка в 20-х годах прошлого века Робертом Бошем ТНВД, использующего в качестве основного рабочего узла плунжерную пару, позволило значительно сократить габариты дизельного двигателя, сохранив его впечатляющие эксплуатационные характеристики в виде экономичности, эффективности и высокого уровня мощности. Дальнейшее совершенствование плунжерной пары состояло в повышении качества изготовления поршня и гильзы, а также использовании более современных материалов.

Что такое плунжерный насос и как он работает?

Гидравлические системы нашли применение во многих областях промышленности. Важное значение в выполнении их функций имеют гидронасосы, обеспечивающие эффективную работу системы. Они бывают разного вида и предназначения, что объясняет различия в принципах работы механизмов.

Помимо основной функции, выражающейся в подаче необходимой жидкости под определенным давлением, гидронасос может служить приводом для других устройств. Одним из самых распространённых является так называемый плунжерный насос. Он представляет собой аппарат простого действия, повышающий эффективность работы, основная деталь которого создана в виде плунжера.

Устройство и принцип работы ТНВД

На сегодняшний день есть несколько разных видов ТНВД, но все они имеют схожую конструкцию и функционируют по одинаковому принципу.

Топливный узел высокого давления состоит из следующих деталей:

  • сопряженный со втулкой плунжер (плунжерная пара);
  • приводной вал с кулачками (вращение узла обеспечивает ремень ГРМ);
  • штуцер подачи горючего к плунжерной паре;
  • возвратная и толкательная пружины плунжера (одна обеспечивает давление поршня на кулачковый вал, а вторая возвращает его на место);
  • впускной и перепускной клапаны;
  • ролики.

насос высокого давления

Принцип действия ТНВД немного похож на механизм работы двигателя внутреннего сгорания:

  1. При запуске двигателя ремень ГРМ начинает вращаться и передает крутящий момент на кулачковый вал.
  2. Кулачки начинают поддавливать толкательную пружину, продвигая поршень к цилиндру (при этом увеличивается давление).
  3. При увеличении давления приподнимается нагнетательный клапан и производится впрыск горючего.

Воздушно-топливная смесь поступает к форсункам строго дозированными порциями, а излишки горючего отправляются в сливные клапаны. Подача топлива обеспечивается центробежной муфтой.

Необходимый объем впрыскиваемой смеси определяет всережимный регулятор. При увеличении давления на рычаг газа поступление горючего увеличивается, а при ослаблении нажатия – уменьшается.

Согласованность работы всех частей ТНВД обеспечивает:

  • дозирование горючего с учетом нагрузки на двигатель;
  • повышение давления воздушно-топливной смеси перед поступлением в форсунки;
  • определение точного момента подачи топлива в цилиндры.

Благодаря топливному насосу увеличивается КПД силового агрегата и экономится горючее.

Определение и история появления

Плунжерная пара представляет собой механизм, состоящий из двух элементов. Первый из них, давший наименование всему узлу, называется плунжер или поршень, а второй – так называемая гильза или втулка. Принцип работы пары основан на том, что плунжер совершает возвратно-поступательное движение внутри втулки. В результате, при помощи каналов, расположенных внутри механизма, топливо или другая рабочая жидкость под высоким давлением подается в пространство, расположенное над поршнем.

Необходимость в разработке ТНВД на основе одной или нескольких плунжерных пар появилась после изобретения дизельного двигателя, совершенного Рудольфом Дизелем. В число ключевых особенностей агрегата входила подача топлива в камеры внутреннего сгорания под давлением, что выступало обязательным условием его гарантированного самовоспламенения. На первых моделях для решения этой задачи использовался громоздкий и тяжелый компрессор, наличие которого заметно снижало общий КПД дизельного двигателя.

Разработка в 20-х годах прошлого века Робертом Бошем ТНВД, использующего в качестве основного рабочего узла плунжерную пару, позволило значительно сократить габариты дизельного двигателя, сохранив его впечатляющие эксплуатационные характеристики в виде экономичности, эффективности и высокого уровня мощности. Дальнейшее совершенствование плунжерной пары состояло в повышении качества изготовления поршня и гильзы, а также использовании более современных материалов.

Понятие «плунжерная пара»

Плунжерная пара, плунжер без кольцевой просечки

Плунжер и его втулка очень точно подогнаны друг к другу, поэтому механизм и называется плунжерной парой. Замену, при выходе из строя, выполняют только парой. Похожие детали сегодня применяют в гидрокомпенсаторах, гидравлических установках, насосах, и прочих агрегатах, создающих давление жидкости. Популярность этих деталей вызвана их надежностью, простотой в конструкции и эффективностью.

Характеристика

В основе топливного насоса высокого давления лежит специальная насосная секция. Она включает в себя плунжер (поршень) и цилиндр, имеющий форму небольшой втулки. Эта пара деталей изготавливается из высокопрочных сталей, поскольку она работает под большим давлением.

плунжерная пара тнвд

Плунжерная пара ТНВД выполняет функцию создания давления топлива, необходимого для дальнейшего распыления его в камере сгорания. Отметим, что данный механизм является высокоточным. Основная характеристика, которой обладает плунжерная пара ТНВД (Zexel в том числе), – это точная дозировка горючего и регуляция его давления.

Плунжерная пара с каналом возврата утечек топлива

Если ТНВД сообщается с системой смазки двигателя, то при определенных обстоятельствах утечка топлива может привести к разжижению смазочного масла двигателя. Этого можно избежать в значительной степени с помощью плунжерной пары с каналом возврата утечек топлива (1) в поплавковую магистраль ТНВД. В этом случае гильза снабжается кольцеобразной проточкой (2), которая соединяется с топливным каналом через отдельный проход (вариант Ь).

Плунжерная пара с каналом возврата утечек топлива

Рис. Плунжерная пара с каналом возврата утечек топлива

В другом варианте (а), протекшее топливо собирается в кольцеобразной проточке плунжера (2) и затем возвращается в топливный канал через соответствующую канавку плунжера (1).

Варианты

Для соответствия специальным требованиям, таким как, например, уровень шума и токсичность выхлопных газов требуются различные, зависящие от нагрузки, формы начала подачи топлива. Плунжеры, которые в дополнение к нижней спиральной канавке имеют верхнюю спиральную канавку (рисунок Ь), позволяют регулировать начало подачи в зависимости от нагрузки, (а — нижняя спиральная канавка).

Для улучшения пусковых характеристик некоторых типов двигателей применяются специальные плунжеры, имеющие специальную пусковую канавку (1) (рисунок с). Эта пусковая канавка выполняется на верхнем торце плунжера и эффективна только тогда, когда плунжер находится в стартовом положении. В результате начало подачи задерживается на 5 -10° относительно положения коленчатого вала.

Особенности эксплуатации плунжерных пар топливного насоса

Стружка в ТНВД

С учетом особенностей конструкции плунжерной пары (микроскопический зазор между втулкой и плунжером) в процессе эксплуатации агрегатов на солярке повышенное внимание уделяется состоянию системы питания дизельного двигателя.

Для поддержания работоспособности плунжерных пар в ТНВД необходимо заправлять дизтопливо надлежащего качества. В солярке не допускается наличие воды и других примесей, а также мелкой пыли и других частиц.

Плунжер может заклинить, что вызывает повреждения чувствительного элемента. Даже незначительное содержание воды в топливе приводит к тому, что на поверхностях плунжера и втулки активно развивается процесс коррозии. Наличие механических частиц в солярке быстро выведет ТНВД из строя, так как плунжер просто заклинит.

Разновидности и применение ТНВД

В зависимости от особенностей конструкции, выделяют несколько видов топливных насосов:

  • Рядные. Насосные секции расположены в ряд, и каждая из плунжерных пар подает горючее к определенным форсункам двигателя.
  • Многосекционные (V-образные). Плунжеры стоят в 2 ряда, которые находятся под углом 75-120° друг к другу. Функционирует так же, как рядный насос.
  • Распределительные. Выпускаются одноплунжерные и двухплунжерные варианты. Одна или две секции насоса подают горючее во все цилиндры мотора.
  • Магистральные. В них установлена впрысковая система Common Rail. Ее преимущество в том, что перед поступлением горючего к форсункам оно накапливается в специальном резервуаре (рампе). Это позволяет максимально повысить давление перед подачей топлива (выше 180 МПа), а значит, увеличить КПД от сжигания горючего.

Рядные устанавливают на средних и тяжелых грузовых авто. Плюсы их использования:

  • неприхотливость к качеству горючего;
  • надежность;
  • простое обслуживание.

Из-за того, что в этих моделях каждая плунжерная пара обслуживает впрыском «свой» цилиндр, насосное оборудование получается очень тяжелым и громоздким. Это исключает его монтаж на небольших машинах.

В распределительных находятся 1 или 2 парных плунжера (количество зависит от вида двигателя), которые подают топливную смесь во все цилиндры. Благодаря такому устройству размеры и вес насоса становятся значительно меньше. Распределительные аппараты устанавливают на бензиновых и дизельных легковых авто, обеспечить равномерное поступление горючего во все цилиндры. Недостаток – они более чувствительны к возможным примесям, которые бывают в топливе, и менее долговечны.

Основной рабочий узел

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 работы плунжерной пары 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.

Стандартные рядные ТНВД

Рядные ТНВД относятся к классической аппарату ре впрыскивания дизельного топлива. Эти надежные агрегаты используются на дизелях с 1927 г. Рядные ТНВД устанавливаются на стационарные дизели, на двигатели грузовых автомобилей, строительных и сельскохозяйственных машин. Они позволяют получать высокие цилиндровые мощности у двигателей с числом цилиндров от 2 до 12. В сочетании с регуляторами частоты вращения коленчатого вала, устройствами для изменения угла опережения впрыскивания и различными дополнительными механизмами они обеспечивают потреби гелю возможность широкого выбора режимов эксплуатации. Рядные ТНВД для легковых автомобилей сегодня не производятся. Мощность дизеля существенно зависит от количества впрыскиваемого топлива. Рядный ТНВД всегда должен дозировать количество подаваемого топлива
в соответствии с нагрузкой. Для хорошей подготовки смеси ТНВД должен дозировать топливо максимально точно, впрыскивая его под очень высоким давлением в соответствии с процессом сгорания. Оптимальное соотношение расхода топлива, уровней шума работы и эмиссии вредных веществ в ОГ требует точности порядка 1° угла поворота коленчатого вала по моменту начала
впрыскивания. Для управления моментом начала впрыскивания и компенсации времени на проход волны давления топлива через подводящую магистраль в стандартном рядном ТНВД используется муфта 3 опережения впрыскивания см. на рис. ниже, которая с увеличением частоты вращения коленчатого вала изменяет момент начала подачи топлива в направлении «раньше». В особых случаях предусмотрено управление опережением впрыскивания в зависимости от нагрузки на двигатель. Нагрузка и частота вращения коленчатого вала регулируются изменением величины цикловой подачи топлива. Рядные ТНВД делятся на два типа: стандартные и с дополнительной втулкой.

  1. Дизель
  2. Стандартный рядный ТНВД
  3. Муфта опережения впрыскивания
  4. Топливоподкачивающий насос
  5. Регулятор частоты вращения коленчатого вала
  6. Установочный рычаг с тягой от педали газа
  7. Ограничитель полной подачи, зависимый от давления наддува
  8. Фильтр тонкой очистки топлива
  9. Магистраль высокого давления
  10. Форсунка о сборе
  11. Магистраль обратного слива топлива

Применение и назначение плунжерной пары

В топливном насосе высокого давления плунжерная пара выполняет следующие функции:

  • обеспечение поступления дизтоплива к форсункам с одновременным повышением давления;
  • дозирование требуемого объема топлива для доставки к форсункам;
  • установление оптимального режима впрыска дизтоплива в камеру сгорания.

Добиться точного и эффективного выполнения данных функций позволяет совместная работа плунжерной пары совместно с системами амортизации и контроля. Автоматика определяет параметры и характеристики, которые должны быть достигнуты в ходе работы плунжерной пары.

Еще одна сфера применения плунжерных пар – различные по конструкции и назначению насосы, гидромашины, другое аналогичное оборудование.

4.plunzhernaya_para.jpg

Когда требуется замена плунжерной пары?

Есть несколько основных симптомов, свидетельствующих о неисправности данной детали. Одним из них является отказ запуска двигателя. Но определить поломку плунжерной пары можно и при работающем двигателе. В таком случае необходимо обратить внимание на качество работы мотора. Если он работает нестабильно и с перебоями, скорее всего, причина скрывается в топливной системе. Также при неисправной плунжерной паре мотор начинает значительно терять свою мощность и издавать посторонние звуки, которые ранее не возникали. Если вы заметили хотя бы один из вышеперечисленных симптомов, необходимо произвести диагностику топливной системы автомобиля.

плунжерные пары на ТНВД

Стоит отметить, что для этого нужно иметь специальное диагностическое оборудование. Поэтому собственными руками и без соответствующей аппаратуры вы вряд ли сможете определить исправность плунжера. После диагностики мастера принимают решение о том, нужна ли регулировка плунжерной пары либо ее следует заменить полностью на новую. При ремонте используется определенное оборудование, которое восстанавливает заводские герметичные размеры плунжера и втулки. Сама же замена тоже требует особой аккуратности, знаний и опыта, поэтому что-то делать в ТНВД своими руками крайне опасно, так как это может вывести из строя всю систему в автомобиле.

2 Какое применение у аксиально — плунжерного насоса?

Плунжерные насосы высокого давления нашли свое применение во многих сферах. К ним относятся:

Устройство аксильно-плунжерного насоса

Устройство аксильно-плунжерного насоса

  1. Строительство;
  2. Металлургия;
  3. Нефтяная промышленность;
  4. Химическая промышленность;
  5. Очистка воды;
  6. Пищевая промышленность;
  7. Водоснабжение (водяная помпа);
  8. Энергетика;
  9. Машиностроение (двигатели внутреннего сгорания);
  10. Мойка автомобилей.

Нельзя не отметить то обстоятельство, что в зависимости от применения возможны различные варианты конфигурации насоса плунжерного типа. Например, те модели, что используются в нефтедобывающей промышленности, не предусматривают клапанов нагнетания. Их функции выполняют клапаны в форсунках. Данное обстоятельство позволяет повысить надежность работы плунжера.
к меню ↑

2.1 Преимущества

Аксиально — плунжерный насос высокого давления имеет много плюсов. К ним относят:

  1. Ритмичную работу механизма, которую обеспечивают напорные и нагнетательные клапаны с обеих сторон специальной камеры;
  2. Простоту, вследствие чего сделать плунжерный насос высокого давления своими руками и осуществить его монтаж не сложно;
  3. Мощность;
  4. Долгосрочную эксплуатацию;
  5. Модульную конструкцию, благодаря которой при необходимости можно заказать изготовление плунжерного насоса с индивидуальными характеристиками, например, для автомойки;
  6. Соответствие международным стандартам;
  7. Широкий спектр продуктов перекачивания, с разными показателями температуры и консистенции.
  8. Компактность аксиально плунжерных агрегатов позволяет экономить рабочую поверхность;
  9. Возможность регулировать частоту вращения, это держит ситуацию под контролем;
  10. Возможность изменения рабочего объема аппарата;
  11. Высокая производительность.

2.2 Минусы

Помимо плюсов применение аксиально плунжерных конструкций имеет и минусы. Они возникают при интенсивной работе и выражаются в появлении пульсации и вибраций. Их негативное влияние можно предотвратить путем присоединения к насосу высокого давления своими руками дополнительных устройств. Ими могут стать рабочие плунжеры. К примеру, трехплунжерный насос не допускает вибраций.

Плунжерный насос HAWK 610003

Плунжерный насос HAWK 610003

Неправильная эксплуатация аппарата грозит частыми поломками, исправить которые будет сложно. Поэтому при неимении подобного опыта не стоит самостоятельно устанавливать или чинить плунжерные насосы. Будет потеряно время и, возможно, пострадает качество.
к меню ↑

Как определить неисправность ТНВД

Насосный узел отличается повышенной надежностью. Но посторонние примеси в горючем или скопившиеся на стенах топливного бака частички воды при попадании в механизм узла могут стать причиной поломки. Самостоятельно диагностировать проблему невозможно – признаки выхода узла из строя во многом схожи с теми, что бывают при неисправностях мотора и системы охлаждения.

Определить причину поможет компьютерная диагностика на стенде. Поводы для посещения СТО:

  • повышение расхода горючего;
  • дымный выхлоп с резким запахом;
  • «плавающие» обороты холостого хода;
  • сложно завести машину с первого раза;
  • снижение тяги при нажатии на газ;
  • протечки горючего;
  • посторонние шумы в работающем двигателе.

Наиболее частая причина выхода насоса из строя – наличие сомнительных присадок и парафиновых примесей в топливе. Они оседают на подвижных частях агрегата и ухудшают смазывающие свойства горючего. Это приводит к тому, что при движении элементы сильно трутся друг о друга и перегреваются. Это приводит к деформации деталей и быстрому выходу узла из строя.

Вторая частая причина – попадание внутрь насосного механизма влаги. Осевшие на металле частички воды спровоцируют появление коррозии. Постепенно поршень и клапаны начинают подклинивать, топливо перестает подаваться в необходимых дозах. Это значительно ускорит износ сальника и втулок. Работа ТНВД будет постепенно ухудшаться и в результате агрегат выйдет из строя.

Но этих поломок можно избежать, если заправляться качественным горючим и не держать бак пустым (тогда не будет скапливаться конденсат на стенках).

топливный насос

Намного реже встречаются менее серьезные поломки топливного насоса:

  • износ сальников кулачкового вала;
  • выход из строя топливного регулятора;
  • повреждения уплотнительных колец;
  • износ плунжеров.

Эти неисправности менее серьезны и относительно легко устраняются при своевременном ремонте насосной системы высокого давления.

Причиной неисправной работы ТНВД не всегда является поломка агрегата. Топливная система авто – очень сложный механизм, содержащий ряд дополнительных устройств. Перечисленные выше проблемы в работе машины иногда бывают спровоцированы другими поломками:

  • не работает подкачивающий насос;
  • засор топливозаборника;
  • износ регулятора низкого давления;
  • форсунка функционирует неправильно и горючее попадает «в обратку».

Ремонт ТНВД и дополнительных элементов системы нужно проводить сразу, как только появятся первые ухудшения работы мотора. Игнорировать проблему нельзя: если продолжать ездить на неисправном авто, то повреждения будут усугубляться. В лучшем случае придется менять полностью вышедший из строя насос, а в худшем – дополнительно нужно будет потратиться на капитальный ремонт двигателя.

Клапан постоянного давления

Рис. Клапан постоянного давления: 1. Держатель клапана; 2. Элемент клапана; 3. Пружина клапана; 4. Вставка; 5. Нажимная пружина; 6. Седло пружины; 7. Шарик; 8. Ограничительный канал.

Клапан постоянного давления используется с ТНВД, развивающим давление свыше примерно 800 бар на небольших высокооборотистых двигателях с непосредственным впрыском (DI). Этот клапан состоит из переднего нагнетательного клапана, работающего в направлении подачи топлива и клапана, удерживающего давление, работающего в направлении обратного потока. Последний клапан между впрысками поддерживает статический уровень давления как можно более постоянным, таким же, как и при всех других рабочих режимах. Преимущества клапана постоянного давления заключаются в устранении кавитации и улучшении гидравлической стабильности.

Если клапан постоянного давления должен функционировать более эффективно, это требует более точных регулировок и модификаций регулятора числа оборотов.

Tags: Клапаны, Плунжерная пара, ТНВД

Вперед Стандартные рядные ТНВД РЕ

Назад Виды кулачков

Клапан постоянного объема без ограничения обратного потока

Клапан постоянного объема без ограничения обратного потока

Рис. Клапан постоянного объема без ограничения обратного потока

В клапане постоянного объема (а) часть штока элемента клапана выполнена в виде поршня (втягивающий поршень) и подогнана к направляющей штока клапана. Когда спиральная канавка плунжера прекратит подачу топлива и пружина закроет нагнетательный клапан, поршень входит в направляющую втулку штока клапана (4) и отсекает топливопровод высокого давления от надплунжерного пространства (камеры высокого давления). Это означает, что имеющийся объем топлива в топливопроводе высокого давления возрастет на величину объема, получаемого при ходе втягивающего поршня (2). Этот возвращенный объем соответствует длине топливопровода высокого давления. Это означает, что длина топливопровода не должна изменяться. (1 — седло клапана; 3 — кольцевая проточка; 5 — вертикальный паз). Для достижения конкретных характеристик топливоподачи в специальных случаях применяются клапаны с компенсацией (Ь). Они имеют доработанный участок (6) на втягивающем поршне.

3 Эксплуатация

От правильного использования аппарата зависит срок его службы, поэтому необходимо знать все нюансы монтажа и применения аксиально плунжерных насосов.

  1. Эксплуатация агрегата без смазки запрещена, так как это снижает его работоспособность.
  2. Прибор предполагает вращение только вперед, в противном случае соблюдайте уровень масла, предписанный инструкцией на этот счет.
  3. Установка агрегата должна производиться на горизонтальной поверхности, без уклона и неровностей.
  4. При влажном жарком климате использовать насос без вентиляции нельзя. Иначе он выйдет из строя раньше времени.
  5. Необходимо предотвращать замерзание или повреждение насоса в холодное время года. Запускать аппарат с замершей водой внутри категорически запрещено.

В любом случае перед началом работы с плунжерным насосом изучение инструкции обязательно и пренебрегать этим правилом не рекомендуется.
к меню ↑

3.1 Как работает плунжерный водяной насос 3WZ 1507C? (видео)

Преимущества и недостатки плунжерной пары

Востребованность дизельных двигателей значительно возросла после появления топливных насосов высокого давления, в которых одним из основных рабочих узлов стали плунжерные пары. Объяснить такой взрывной рост популярности ТНВД можно техническими и эксплуатационными характеристиками топливного насоса благодаря применению в конструкции плунжерной пары. Основные преимущества рабочего узла и всего ТНВД:

  • Исключительная надежность узла. Такую характеристику справедливо применять как к самой плунжерной паре, так и ко всему дизельному двигателю.
  • Возможность ТНВД и плунжерной пары одновременно решать несколько задач, включая подачу топлива под высоким давлением, дозирование объемом топлива, выбор оптимального режима впрыска топлива для сжигания в камере. Такая универсальность дает возможность обеспечить эффективную работу дизельного двигателя.
  • Основным преимуществом дизельных двигателей является высокий КПД, что вместе с экономичностью дизельных ДВС сегодня приобретает особое значение, в первую очередь с точки зрения экономии денежных средств.
  • Не менее значимым преимуществом является экологичность дизельных двигателей. Надо отметить, что полностью безопасным дизельный ДВС считаться не может по вполне понятным причинам. Однако современные дизели благодаря эффективной работе и практически полному сжиганию дизтоплива стали отвечать строгим действующим экологическим стандартам. При этом дизельный двигатель для работы нуждается в относительно небольшом количестве дизтоплива. Небольшой расход топлива приводит к минимальному объему выбросов вредных веществ, что также надо учесть при оценке экологичности дизельного ДВС.

Среди значимых недостатков плунжерной пары следует назвать износ элементов рабочего узла. Износ объясняется сложными условиями эксплуатации рабочего узла. Продлить срок службы плунжерной пары позволяет изготовление элементов узла из высокопрочных марок стали с точным соблюдением технологии производства. Однако даже выполнение этих условий полностью не исключает возможного износа деталей.

Стоит ли самостоятельно ремонтировать ТНВД

топливный насос высокого давления

Вы наверняка встречали множество фото- и видеоинструкций, как снять насос, разобрать его, отремонтировать, а затем поставить на место. На первый взгляд, кажется все просто, и возникает желание сэкономить на визите в СТО. Но этого делать не стоит по следующим причинам:

  • Конструкция узла сложная, и без компьютерной диагностики невозможно точно установить причину неисправности. А попытки «угадать» и отремонтировать могут привести к дополнительным повреждениям.
  • Сложность монтажа и демонтажа агрегата. Помимо того, что это кропотливый труд, есть риск сломать крепления проводков при снятии или установке узла, а это дополнительные сложности в ремонте.
  • Регулировка угла зажигания. Настройки нужно делать с помощью специальных приборов, «на слух» такую операцию проводить нежелательно. Слишком ранний угол приводит к тому, что педаль газа становится жесткой, а если резко на нее нажать – появляется звон. Это не позволяет двигателю работать с полной отдачей.

тнвд

Самостоятельно допускается ремонтировать только мелкие протечки. Для этого не нужно снимать ТНВД – все места, где выступают жидкости, замазываются эпоксидной пастой. Сварку для заделки швов использовать нельзя: нагрев может спровоцировать деформацию элементов. Капитальный ремонт с полной заменой плунжерных элементов, подшипников, РТИ и клапанов в зависимости от марки авто обойдется в среднем в 10-15 тысяч рублей, плюс приобретение запчастей. К счастью, «капиталка» требуется довольно редко. Для устранения большинства поломок потребуется заменить 1-2 запчасти, а это стоит значительно дешевле. Если причина проблемы окажется во вспомогательных элементах системы, то ремонт обойдется недорого. Но точно неисправность можно выявить только с помощью компьютерной диагностики на стенде. В большинстве СТО эта услуга входит в стоимость ремонта.

Если же ТНВД полностью вышел из строя и мастера рекомендуют не ремонтировать его, а заменить на новый, то расходы будут выше. Демонтаж старого узла и установка нового будет стоить в пределах 5000-9000 тысяч рублей, плюс приобретение рабочего агрегата. В зависимости от типа узла, придется отдать от 18000 до 38000 рублей. Но есть возможность сэкономить, приобретая б/у запчасть, тогда устройство можно купить за 9000-15000 рублей.

Покупать насос нужно в магазинах, специализирующихся на продаже запасных частей, а не «с рук» или на разборках. Последние варианты выгоднее, но всегда есть риск приобрести неработающий агрегат, а в магазинах все б/у запчасти протестированы и находятся в рабочем состоянии.

ТНВД – один из основных компонентов топливной системы. Благодаря ему обеспечивается дозированное поступление топливной смеси. Современные насосы при правильной эксплуатации служат долго, обеспечивая эффективную работу мотора, и очень редко ломаются. Если же случилась неприятность, и ТНВД функционирует плохо, то не нужно откладывать визит на СТО: своевременное устранение неисправностей позволит избежать дорогостоящего ремонта.

Устройство

Конструкция данного элемента предполагает наличие двух основных элементов — втулки и плунжера. Последний состоит из небольшого поршня цилиндрической формы. При работе насоса данная деталь двигается внутри втулки. Благодаря возвратно-поступательным движениям, которые они производят, осуществляется нагнетание топлива, после чего происходит всасывание горючего. Плунжерная пара ТНВД (фото данного элемента вы можете увидеть ниже) имеет отверстия на втулке. Через них происходит подача дизтоплива для нагнетания.

плунжерная пара

То есть главное назначение и функция данного элемента заключается в измерении точного количества горючего для его подачи в цилиндры двигателя. Кроме этого, при помощи данного элемента насос подает топливо под определенным давлением в нужный момент. Но для того чтобы осуществлять все эти операции без сбоя, плунжерная пара должна соответствовать ряду технических требований. Само же ее производство осуществляется на высокотехнологичном оборудовании (как правило, на крупных предприятиях). В домашних условиях подобный элемент изготовить невозможно.

4 Отличия от поршневых насосов

Поршневые насосы и аксиально плунжерные насосы довольно схожи, но в их конструкции все-таки присутствуют небольшие различия. В первую очередь, это касается формы поршня, во-вторых, его расположения. Плунжер не касается стенок рабочей кабины, чего нельзя сказать о поршне в других моделях. Плунжерные агрегаты вполне возможно эксплуатировать в полевых условиях, это стало реально благодаря их размерам. Такие насосы высокого давления для воды гораздо популярнее чем остальные.

Аксиально плунжерные насосы и электронасосы используют повсеместно. Они эффективно работают в любом производстве и в быту. Производители постоянно улучшают качество за счет модернизации технологии, применения новшеств и изготовления экономичных моделей.

Когда появился плунжер

Необходимость создания нового насоса появилась, когда изобрели дизельные моторы (изобретатель Рудольф Дизель). Была необходимость подавать горючее под давлением, что обеспечивало его самовозгорание. Изначально применялся тяжеленный и крупногабаритный компрессор, применение которого снижало КПД двигателя.

Первый ТНВД, был разработан Робертом Бошем и выпущен в 1927 году. Предназначался для грузовых машин. С 1936 стали выпускать его аналоги для легковушек. Именно в этом насосе впервые применялась плунжерная пара. Это позволило снизить размеры дизеля без потерь мощности. После изобретения, плунжерные пары усовершенствовались лишь качеством выпуска и применением более прочных материалов.

О нагнетательных клапанах как неотъемлемой части топливной системы

Основная задача данного элемента заключается в перекрытии магистралей высокого давления между плунжером и топливопроводом. Благодаря этому происходит снижение давления топлива, что необходимо для более точного и быстрого закрытия распылителей форсунки. Это предотвращает образование капель топлива, а их наличие там крайне нежелательно. Во время впрыска то давление, которое создается в пространстве над плунжером, производит подъем конуса нагнетательного клапана. Далее горючее под давлением попадает к распылителю через топливопровод и держатель клапана. Как только канавка плунжера открывает сливной канал, уровень давления в камере падает, а пружина нагнетательного клапана прижимает корпус устройства к седлу обратно. Такое действие происходит в системе до тех пор, пока плунжер не начнет новый рабочий ход.

Насосы низкого давления (топливоподкачивающие)

Выше рассматривались ситуации, когда топливо уже находится в ТНВД. Но к нему оно еще должно поступить, причем пройдя несколько этапов очистки. И это выполняет топливный насос низкого давления (топливоподкачивающий).

Они бывают как внешними, так и внутренними, механическими или электрическими.

В топливных системах с рядными ТНВД обычно используются внешние механические подкачивающие насосы поршневого типа. Привод его осуществлялся от эксцентрика вала насоса высокого давления.

топливоподкачивающий насос

Механический топливоподкачивающий насос

Конструктивно он очень прост. Внутри его корпуса имеется поршень со штоком, контактирующим с эксцентриком и двумя клапанами – впускным и выпускным.

При движении поршня вниз, топливо за счет разрежения через впускной клапан закачивалось в надпоршневое пространство. Движение же его вверх сопровождается закрытием впускного клапана и открытием выпускного, через который поршень выдавливает дизтопливо далее – к фильтру тонкой очистки.

Пример работы тннд

Принцип работы ТННД

Поскольку его производительность больше, чем требуется для работы мотора, конструктивно предусмотрен сброс излишков обратно в бак.

В ТНВД распределительного типа уже используется внутренний механический подкачивающий насос роторного типа.

Нередко вместо механических узлов используются электрические, которые могут устанавливаться на корпусе ТНВД, в магистралях низкого давления или же непосредственно в баке. Они зачастую используются и в системе безопасности, которая при аварии подает сигнал на его отключение для прекращения подачи топлива в магистрали.

электрический топливный насос

Электрический топливный насос

Принципиальных изменений в конструкции ТНВД давно уже не было, автопроизводители используют проверенные временем механизмы лишь дорабатывая отдельные детали и системы управления.

Нагнетательные клапаны

Каждый топливный насос высокого давления оснащается нагнетательными клапанами, цель которых – перекрыть ту часть магистрали, в которой топливо находится в состоянии покоя от той, где солярка уже находится под давлением. Также клапаны нужны для поддержания статического давления в системе (пока мотор заведен, насос продолжает накачивать солярку в резервуар) – они сбрасывают излишек обратно в топливный бак.

Существует несколько типов нагнетательных клапанов, которые применяются в плунжерных насосах. Вот их отличительные особенности.

Клапан постоянного объема без ограничения обратного потока

В конструкцию такого клапана входит втягивающий поршень (часть конструкции клапана). При поднятии плунжера спиральная прорезь перекрывается корпусом втулки, нагнетательный клапан закрывается. Поршень перемещается в направляющую втулки штока.

Что такое плунжерная пара в автомобиле?

В этот момент происходит отсечение той части магистрали, в которой образовано высокое давление от надплунжерной полости. Благодаря этому объем топлива в емкости с высоким давлением увеличивается незначительно – только на то количество, которое поступило через втягивающий поршень в полость рабочего хода плунжера.

Клапан постоянного объема с ограничением обратного потока

Когда происходит распыление топлива через форсунку, после закрытия иглы в магистрали создается давление обратного потока. Этот эффект может привести к износу некоторых элементов самого клапана. По этой причине в некоторых моделях насосов используется клапан с ограничением обратного потока. Он выполняет функцию демпфера, не позволяющему обратному давлению оказывать воздействие на клапана.

В устройство такого нагнетательного клапана входят следующие элементы:

  • Корпус клапана с резьбой (он вкручивается в конструкцию насоса);
  • Пружина, которая служит демпфирующим элементом, предотвращающим негативное воздействие на саму заслонку клапана;
  • Пластина – отсекает полость с высоким давлением от полости надплунжерного пространства;
  • Держатель, в который упирается пластина клапана (имеет полую структуру – в полость входит нагнетательный поршень).

Нередко такие клапаны используются в качестве дополнительного механизма, облегчающего работу обратного клапана.

Клапан постоянного давления

Помимо основных элементов клапана в устройство данного механизма входит еще шарик и ограничительный канал. Такие клапаны способны обеспечить нагнетание топлива с давлением свыше 800 бар.

В его конструкцию входят два мини клапана – нагнетательный и стабилизирующий. Первый элемент подает топливо, а второй поддерживает образованное давление. Эта функция позволяет ему поддерживать статику давления между фазами впрыска.

Что такое плунжерная пара в автомобиле?

Модификация клапана зависит от того, какими параметрами обладает двигатель в автомобиле. Некоторые клапаны срабатывают не от механики, а от сигнала, который поступает от электронного блока управления.

Признаки неисправности и причины

При возникновении неисправностей в плунжерной паре, появляются следующие признаки:

  1. затрудненный пуск мотора;
  2. ощутимое падение мощности, либо плавающие обороты;
  3. возникновение постороннего шума при работе;
  4. возрастание потребления топлива;
  5. дымность выхлопа.

Причины

  1. Самой распространенной причиной износа является топливо низкого качества. Не стоит покупать солярку с рук, непонятно у кого и дешево.
  2. Вторая причина — применение керосина и прочих неподходящих веществ, вместо специальных присадок в зимнее время.
  3. Попадание мусора по причине неисправного фильтра.

При первых же признаках нужно обращаться к специалистам за помощью. Промедление может обернуться новыми поломками и дорогостоящим ремонтом. Самостоятельно починить ТНВД вы может быть и сможете, а вот отрегулировать его без специального стенда весьма проблематично.

Причины поломок плунжерных пар

Исходя из богатого мирового опыта эксплуатации топливных систем, можно выделить следующие причины поломок плунжерных пар, после которых пользователи стремятся купить запчасти на тнвд по выгодной цене:

— гидроабразивный износ. Как вы уже знаете, в процессе работы плунжерная пара под давлением нагнетает топливо в трубки. Если при этом горючее содержит элементы твердых частиц, они попадая в промежуток между гильзой и штоком, вызывают износ пары. Для того чтобы предотвратить подобный исход, следует использовать качественные топливные фильтры.

— кавитационный износ. Данный вид износа плунжерных пар можно отнести к естественным факторам, поскольку эффект кавитации никак не связан с качеством топлива. Эрозию поверхности гильзы и штока в этом случае вызывают пузырьки пара на поверхности топлива, что возникают по причине высоких нагрузок в процессе работы пары.

— коррозионный износ. Возникает по причине попадания воды на поверхности гильзы и штока, что приводит к разрушению и выходу из строя плунжерной пары. Вода в свою очередь попадает в насос из некачественного дизельного топлива, вынуждая владельцев автомобилей искать, где купить запчасти на тнвд по оптимальным ценам. Единственная мера борьбы против коррозионного износа – своевременное техобслуживания автомобиля и использование качественных фильтров для топлива.

Основные неисправности насосов высокого давления

Устройство любого топливного насоса высокого давления представляет собой сложную конструкцию, значит и потенциальных неисправностей у этого механизма достаточно много. Главной причиной возможных неполадок является плохое качество топлива, что относится как к дизельным системам, так и к бензиновым. Наибольшему износу подвержены плунжеры, и если при осмотре насоса будут установлены потертости на их поверхности, то это первый сигнал о некорректной работе.

Симптоматика поломки ТНВД во многом сходна с неисправностью мотора и системы охлаждения, а потому для более точной диагностики всегда необходимо обращаться в сервисный центр, где будет выполнена проверка на стенде. В бытовых условиях определить возможные нарушения работы насоса можно по следующим проявлениям:

  • увеличение расхода топлива;
  • нестабильная работа мотора в режиме низких оборотов;
  • сложности с запуском;
  • повышение температуры узла и перегрев двигателя;
  • протечки топлива;
  • снижение уровня мощности;
  • дым на выхлопе;
  • шумы и посторонние звуки в двигателе.

Топливный насос высокого давления можно назвать уникальным агрегатом, который пока не имеет достойных альтернативных решений. Эволюция этого устройства за последние десятилетия затрагивает исключительно совершенствование отдельных деталей и повышение точности их изготовления без внесения кардинальных изменений в общий принцип работы.

Разновидности

Виды плунжеров в топливном насосе отличаются только наличием или отсутствием кольцевой просечки. Она служит для сбора излишков топлива и возврата их в магистраль насоса.

Плунжер с кольцевой просечкой

Отличие от поршня

Принцип работы поршня и плунжера одинаковый, однако они существенно отличаются друг от друга. Основные отличия поршня от плунжера такие:

  • Уплотнительные кольца или манжеты (резинки) расположены на поршне, а у плунжера уплотнение на гильзе;
  • Плунжер в отличие от поршня имеет длину, многократно больше, чем его диаметр;
  • Для изготовления поршней применяется алюминиевый сплав или керамика (в суперсовременных моторах), для плунжера высокопрочные стали;
  • Зазор между поршнем и гильзой для автомобиля ваз составляет 0,05-0,07 мм., для плунжерной пары – 1-3 мкм (0,001-0,003 мм), это в 10 раз меньше.

Достоинства и недостатки

Плунжерные пары имеют много достоинств.

  1. Надежность. Этот параметр – визитка насоса. Обеспечивает подачу с нужным давлением, дозировку, и обеспечивает нужный режим впрыска.
  1. Высокий КПД. Второе преимущество всех дизельных насосов.
  1. Экологичность. Вообще, все ДВС загрязняют природу и воздух. Современный дизельный мотор имеет высокие стандарты экологичности, за счет максимально полного сжигания, малого расхода и минимального выхлопа в атмосферу. Опережает все бензиновые аналоги (если сравнивать новые и хорошо отрегулированные моторы).

Недостаток только один – износ пар, по причине тяжелых условий их работы. Хотя современные технологии позволяют применять высокопрочные металлы, что повышает сроки эксплуатации, все равно они не дотягивают до полного срока эксплуатации двигателя. Полностью исключить износ пока невозможно.

Требования к эксплуатации

Плунжерная пара ТНВД Bosch – это механизм, требующий особого внимания при эксплуатации. В частности, это касается качества используемого топлива. При работе плунжерной пары стоит исключить наличие воды и частиц пыли в горючем. Почему к этому механизму предъявляются такие высокие требования? Все очень просто. Когда вода попадает на рабочую поверхность плунжера и втулки, смазывающая пленка теряет свою целостность. В результате сила трения пары элементов увеличивается. Это приводит к нагреву и последующей деформации деталей.

плунжерная пара тнвд zexel

Что касается частичек пыли, они могут вызвать клин механизма плунжерной пары. Ведь рабочий зазор между цилиндром и поршнем составляет 0,0018 миллиметра. Стоит вовремя производить диагностику деталей, чтобы предотвратить их преждевременный выход из строя. Также отметим, что плунжерная пара ТНВД 4d56 меняется комплексно. Это связано с высокой точностью изготовления деталей.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий