Что такое ТНВД в дизельном двигателе автомобиля

Содержание
  1. Что такое ТНВД
  2. Как работает ТНВД дизельного мотора
  3. Схема и общий вид распределительного насоса VE
  4. Принцип работы ТНВД дизеля — Спецтехника
  5. Виды ТНВД
  6. Основной рабочий узел
  7. Особенности конструкции и принцип функционирования рядного ТНВД
  8. Распределительный тип ТНВД
  9. Торцевой тип
  10. Роторный тип
  11. Подкачивающий насос дизельного двигателя
  12. Виды насосов высокого давления для подачи дизельного топлива
  13. Рядные ТНВД
  14. Распределительный ТНВД двигателя
  15. Магистральные топливные насосы
  16. Подкачивающий насос дизельного двигателя
  17. Дополнительные устройства распределительного ТНВД VE
  18. ТНВД системы Common Rail
  19. Какие бывают ТНВД и чем они отличаются
  20. Рядные топливные насосы высокого давления
  21. ТНВД распределительного типа
  22. Причины поломок насоса ТНВД дизельного двигателя
  23. Использование ТНВД для моторов на лёгком и тяжёлом топливе
  24. Эволюция устройства
  25. Общее устройство системы питания
  26. Какой уровень давления обеспечивают ТНВД?
  27. Главные причины неисправностей
  28. Зачем устанавливается ТНВД на бензиновом двигателе

Что такое ТНВД

несложно понять, что такое ТНВД в автомобиле. Эта аббревиатура относится к топливному насосу высокого давления. ТНВД используется в дизельном двигателе, хотя он также встречается в некоторых бензиновых двигателях. Этот агрегат отвечает за подачу топливной смеси под высоким давлением. Это основа работы любого дизельного двигателя.

Далее нам необходимо рассмотреть принцип работы этой детали, ее устройство и существующие разновидности. Также изучим причины установки ВД высокого давления на бензиновых двигателях.

Как работает ТНВД дизельного мотора

Работа дизельного двигателя сложна и состоит из нескольких этапов. Важную, даже основную роль играет насосный механизм высокого давления. Многим будет интересно изучить принцип работы ТНВД, чем мы сейчас и займемся.

Масса топлива подается в форсунки под давлением. Этот процесс должен происходить не произвольно, а в определенный момент времени. Управляется автоматической системой. Работа топливной системы высокого давления — создать правильное давление. За счет полного сгорания топлива в цилиндрах пользователь получает максимальную мощность двигателя.

Устройство и принцип работы ТНВД организованы таким образом, что рабочее давление превышает отметку 150 МПа. Это очень высокий показатель. Для этого насос должен соответствовать ряду требований. Например, материал для изготовления этой детали должен быть прочным и надежным. Производители используют специальный алюминиевый сплав АЛ9.

В конструкции насоса пара поршней. Это цилиндр малого диаметра и стержень соответствующего размера. Для этих деталей используется специальная сталь, рассчитанная на высокие нагрузки (25X5MA). К этим деталям предъявляются очень высокие требования.

Частота вращения коленчатого вала зависит от количества дизельного топлива, отправляемого на подпитку, и от того, когда это происходит. Нажатие на педаль акселератора увеличивает нагрузку, и двигатель получает необходимую порцию топлива. Если насосная система находится в хорошем состоянии и работает без перебоев, двигатель будет работать плавно и плавно.

Устройство ТНВД дизельного двигателя может различаться в зависимости от типа механизма. На дизельные агрегаты устанавливаются 4 основных типа насосов.

Схема и общий вид распределительного насоса VE

Схема распределительного насоса VE показана на первом рисунке, а его общий вид — на следующем.

Основными функциональными блоками ТНВД ВЕ являются:

  • пластинчато-роторный топливный насос низкого давления с байпасным регулирующим клапаном
  • блок высокого давления с распределительной головкой и дозирующей гильзой
  • автоматический регулятор скорости с рычажно-пружинной системой
  • запорный электромагнитный клапан, перекрывающий подачу топлива
  • автоматическое (автоматическое) устройство изменения угла опережения впрыска топлива

Главный рабочий узел

Эта пара состоит из двух частей: поршня (также известного как плунжер) и гильзы (гильзы). Поскольку в сборке создается высокое давление, утечки между компонентами недопустимы. Поэтому рабочие поверхности поршня и гильзы имеют высокую степень механической обработки, поэтому крутящий момент часто называют точностью.

пара поршней

Пара плунжеров

Суть работы пары основана на возвратно-поступательном движении плунжера внутри гильзы. В этом случае по каналам или клапанам топливо попадает в переливную полость и после сжатия удаляется.

схема работы пары поршней ТНВД

Работа с парой поршней

Работает все так: при опускании поршня открывается канал подачи или клапан (в зависимости от устройства ТНВД) и в полость закачивается топливо. По мере подъема вверх подача прекращается (канал или клапан закрывается), и плунжер начинает сжимать дизельное топливо. При достижении определенного значения давления выпускной клапан открывается, и дизельное топливо (уже сжатое) поступает в магистраль, ведущую к форсункам.

В целом работа самой пары плунжеров очень проста, но есть множество нюансов и особенностей, в том числе конструктивных, которые влияют на работу этого агрегата. Поэтому принцип работы ТНВД следует рассматривать отдельно для каждого из этих типов.

Принцип работы ТНВД дизеля — Спецтехника

Принцип работы дизельного ТНВД

Одним из основных компонентов топливной системы дизельной электростанции является насос, который подает топливо под высоким давлением к форсункам.

Полное название — ТНВД (аббревиатура — ТНВД).

Помимо дизельных двигателей, такая помпа применяется и в бензиновых агрегатах с системой впрыска, где бензин подается непосредственно в цилиндры.

Этот узел топливной системы имеет довольно сложную конструкцию, так как в его задачу входит не только перекачка дизельного топлива, но и подача его к форсункам в строго определенные моменты. В целом от ее работы напрямую зависит работа силовой установки.

Виды ТНВД

Существует несколько типов дизельных топливных систем с разными конструктивными особенностями. Это, в свою очередь, влияет на устройство ТНВД. Итак, насосы можно использовать на дизельных двигателях:

  • онлайн;
  • распределение;
  • сундук.

Системы впрыска дизельного топлива

Несмотря на различия в конструкции, все они используют один и тот же основной рабочий узел — пару плунжеров. Именно она обеспечивает раскачку давления.

Основной рабочий узел

Эта пара состоит из двух частей: поршня (также известного как плунжер) и гильзы (гильзы).

Поскольку в сборке создается высокое давление, утечки между компонентами недопустимы.

Поэтому рабочие поверхности поршня и гильзы имеют высокую степень механической обработки, поэтому крутящий момент часто называют точностью.

Пара плунжеров

Суть работы пары основана на возвратно-поступательном движении плунжера внутри гильзы. В этом случае по каналам или клапанам топливо попадает в переливную полость и после сжатия удаляется.

Работа с парой поршней

Работает все так: при опускании поршня открывается канал подачи или клапан (в зависимости от устройства ТНВД) и в полость закачивается топливо.

По мере подъема вверх подача прекращается (канал или клапан закрывается), и плунжер начинает сжимать дизельное топливо.

При достижении определенного значения давления выпускной клапан открывается, и дизельное топливо (уже сжатое) поступает в магистраль, ведущую к форсункам.

В целом работа самой пары плунжеров очень проста, но есть множество нюансов и особенностей, в том числе конструктивных, которые влияют на работу этого агрегата. Поэтому принцип работы ТНВД следует рассматривать отдельно для каждого из этих типов.

Особенности конструкции и принцип функционирования рядного ТНВД

Линейный тип является «предком» насосов высокого давления, поскольку именно эти топливные насосы высокого давления использовались на ранних дизельных заводах и, хотя и в ограниченном количестве, используются до сих пор.

Его особенность заключается в том, что каждая форсунка имеет свой топливный отсек (с рабочей парой). Все секции расположены в ряд, отсюда и название типа ТНВД.

Его разновидностью является V-образный насос, в котором секции расположены в два ряда.

Также стоит отметить, что он полностью механический, и только в последних модификациях стали применяться электромеханические регуляторы момента подачи топлива.

V-образный ТНВД

В нем плунжеры приводятся в движение распределительным валом, который вращается за счет привода от коленчатого вала.

В этом случае кулачки воздействуют на поршни секции не напрямую, а посредством прижимных роликов.

Возвратное движение плунжера обеспечивается пружиной.

примечательно, что в этом типе ТНВД организовано регулирование количества топлива, подаваемого в форсунки после сжатия.

Для этого в облицовке просверливаются два отверстия — входное и выходное, при этом первое находится под вторым. Кроме того, на рабочей поверхности поршня сделана проточка под винт.

Поворачивая втулку относительно плунжера, можно регулировать порции топлива.

И работает все это так: при подъеме поршень закрывает оба отверстия и начинается сжатие топлива.

Но когда он поднимается до определенного уровня, канавка на поршне соединяется со сливным отверстием, из-за чего давление снижается, так как топливо начинает стекать по канавке и сливной клапан закрывается, прекращая его подачу в магистраль. Изменяя положение сливного отверстия относительно плунжера, можно регулировать уровень его совпадения с канавкой.

Например, когда двигатель работает под нагрузкой, необходимо подавать больше топлива.

Для вращения втулки используется рейка, которая находится в постоянном зацеплении с зубчатым сектором, установленным на внешней поверхности втулки. Кроме того, эта рейка действует одновременно на все топливные секции, обеспечивая синхронизацию регулировки дозировки.

Встроенный ТНВД

Как уже отмечалось, ТНВД помимо сжатия обеспечивает еще и соблюдение момента впрыска. К тому же у рядного типа он организован очень просто: пара поршней активируется ровно в конце такта сжатия.

Но вот очень важный момент: чем больше количество впрыскиваемого топлива, тем больше времени требуется на его доставку. То есть при работе двигателя под нагрузкой впрыск должен начинаться раньше.

И это обеспечивается регулятором опережения впрыска. В полностью механическом насосе это центробежная муфта, установленная на распределительном валу насоса.

В конструкцию этого сцепления входят подпружиненные грузы, которые за счет центробежной силы могут расходиться, превышая силу пружин.

Это несоответствие заставляет распределительный вал изменять угол (вращаться) относительно своей трансмиссии. То есть, чем выше скорость вращения этого вала, тем больше будет угол, на который грузы заставят его вращаться.

В результате кулачок сначала войдет в толкатель плунжера, и время начала впрыска изменится.

Центробежная муфта

Кроме того, в конструкции используется электромеханический регулятор момента подачи топлива.

В этом проекте электроника через датчики контролирует рабочие параметры установки и на основе исполнительных механизмов контролирует начальный угол подачи дизельного топлива.

Механический регулятор момента подачи топлива

Рядные насосы отличаются высокой надежностью и неприхотливостью к качеству топлива.

Но из-за ряда недостатков, в том числе значительных габаритов и относительно медленной реакции на изменение режимов работы двигателя, использование этого типа ТНВД в настоящее время ограничено.

Он по-прежнему используется на тяжелых транспортных средствах, например, для дорожного транспорта, его заменили другие типы насосов.

Распределительный тип ТНВД

Следующим этапом развития дизельных топливных систем стало использование распределительных насосов.

Особенность ТНВД этого типа в том, что в конструкции используется только одна топливная секция, которая питает все форсунки. Интересно, что здесь всего одна секция, но она может использовать разное количество пар плунжеров, от 1 до 4.

Существует несколько типов распределительных ТНВД, которые различаются характеристиками работы прецизионных пар и их приводом. В целом все насосы этого типа делятся на:

  • конец;
  • вращающийся;
  • с наружным блоком (кулачком).

Отметим, что последний тип не получил большого распространения из-за низких показателей надежности.

Торцевой тип

Насосы с этой трансмиссией являются довольно распространенным вариантом и производятся многими известными производителями топливной аппаратуры дизельных двигателей.

Топливный насос высокого давления

Устройство ТНВД с этим типом привода подразумевает наличие всего одной прецизионной пары, которая одновременно выполняет роль распределителя — направляет сжатое топливо к нужной форсунке.

ТНВД конечного типа

Особенность работы заключается в том, что поршень совершает не только возвратно-поступательное движение, но и вращается при этом.

Для одновременного выполнения нескольких движений в конструкции используется специальная кулачковая шайба с прикрепленными к ней роликами.

Суть работы очень проста — эта шайба за счет действия пружин прижимается к неподвижному кольцу (упирается в него роликами). Кольцо имеет пазы для роликов.

При вращении ролики периодически попадают в имеющиеся выемки, что приводит к возвратно-поступательному движению самой шайбы, которая соединена с плунжером, при этом она сразу его вращает.

Во время хода поршня дизельное топливо сжимается внутри гильзы, и его вращение обеспечивает открытие того или иного канала, по которому топливо под давлением движется к нужной форсунке.

Это было описано только для работы топливной секции. Но в конструкцию этой помпы входит ряд дополнительных элементов:

  • топливоподкачивающий насос (пластинчатый);
  • регулятор опережения момента подачи;
  • дозирующее устройство (механическое или электромагнитное);

Если рассматривать все эти дополнительные устройства, принцип их работы несложный.

Подкачивающий насос расположен на валу ТНВД и представляет собой ротор с установленными внутри него роликами. Этот ротор вращается в статоре, на внутренней поверхности которого выполнены специальные канавки.

Основной механизм работы ТНВД

Неподвижное кольцо действует как регулятор опережения впрыска (к которому прижимается шайба с роликами).

Вращая его вокруг оси, вы можете изменить угол поворота вала, при котором активируется рабочий момент.

Это кольцо приводится в движение исполнительными механизмами электронного блока управления ТНВД.

Дозирование топлива механическим регулятором осуществляется путем включения специальной муфты.

В электромагнитном типе роль ТРК выполняет специальный запорный вентиль, который по сигналу блока управления прерывает подачу топлива в магистраль.

Роторный тип

Еще один ТНВД распределительного типа, получивший хорошее распространение, имеет так называемый поворотный привод (он же внутренний кулачковый). Этот насос также имеет одну топливную секцию, в которой можно использовать 2, 3 или 4 пары поршней.

Подкачивающий насос дизельного двигателя

Помимо топливного насоса высокого давления (HPP), дизельный двигатель также включает топливный насос низкого давления (LPHP). Задача этого устройства — забирать дизельное топливо из топливного бака и затем транспортировать его по трубам к топливному насосу высокого давления. Подкачивающий насос расположен на корпусе топливного насоса высокого давления или рядом с ним. Оба насоса соединены друг с другом с помощью специальных труб.

Насос высокого давления

Топливный насос низкого давления обеспечивает движение топлива с относительно низким напором. Перед впрыском дизельного топлива в полость ТНВД оно проходит через специальные фильтры. Подкачивающий насос работает в два этапа:

  1. Подготовительный.
  2. Рабочий.

На подготовительном этапе дизельное топливо очищается от твердых посторонних частиц с помощью фильтрующих устройств. В рабочем режиме очищенное топливо подается в ТНВД.

Интересно: При работе насоса низкого давления через него прокачивается солярка в завышенном объеме. Количество дизельного топлива немного превышает необходимый объем, которого достаточно для бесперебойной работы дизеля. Такая прокачка с запасом помогает стабилизировать давление в топливной системе при увеличении нагрузки на силовой агрегат.

Виды насосов высокого давления для подачи дизельного топлива

Разные двигатели, различающиеся модификацией и поколением, могут оснащаться разными топливными насосами. Всего в дизельных двигателях используется четыре типа топливных насосов высокого давления.

Рядные ТНВД

Такие устройства отличаются наличием одной пары поршней на каждый цилиндр. Они сосредоточены в едином корпусе, а топливо подается по отдельным каналам. Принцип работы этого агрегата следующий:

  • плунжер приводится в действие вращением распределительного вала, который снабжен трансмиссией, идущей от коленчатого вала двигателя;
  • толкатель перемещает плунжер по втулке;
  • при заданном давлении открывается сливной клапан, за счет чего топливная смесь направляется в рабочий цилиндр;
  • механическая система или электронная система может использоваться для контроля времени и количества подачи топлива.

Насос высокого давления Bosch
Встроенный ТНВД

Проточные насосные системы доказали свою эффективность. Они надежны и долговечны. Эти устройства сейчас используются в больших автомобилях. Для легковых автомобилей подбираются другие механизмы.

Распределительный ТНВД двигателя

За регулировку давления топлива отвечает всего несколько поршней. Для подачи топливной смеси используются распределительная головка и каналы. Такие механизмы любят автомобилисты за ряд важных достоинств:

  • небольшие размеры и небольшой вес позволяют легко использовать в конструкции автомобилей;
  • подача топлива всегда равномерная.

Из недостатков стоит выделить невысокий срок службы, причина этого — повышенная нагрузка на пары плунжеров.

Электродвигатель ТНВД
Распределительный топливный насос

Магистральные топливные насосы

Практически все современные автомобили с дизельными двигателями, на которых есть система подачи топлива от аккумулятора Common Rail, оснащены этими механизмами. Этот механизм отличается тем, что подает топливо непосредственно в топливную рампу, которая служит емкостью для хранения.

Конструкция выполнена таким образом, что процессы впрыска топлива и впрыска топлива разделены. Благодаря этому процессы становятся более управляемыми. Чаще всего производители устанавливают модели с 1-3 парами плунжеров, которые приводятся в действие пружинами или сжатой газовой смесью. Не редкость модели с гидравликой.

Самыми современными являются такие механизмы. Но для их работы необходимо использовать качественное топливо. В противном случае качество их работы и продолжительность снизятся.

Подкачивающий насос дизельного двигателя

Бустерная насосная система одновременно выполняет два процесса:

  1. На подготовительном этапе топливо очищается с помощью фильтров, удаляющих из его состава твердые элементы.
  2. Рабочий этап заключается в дальнейшей передаче чистого топлива через систему.

Насос высокого давления
Насос высокого давления

При работе насоса низкого давления дизельное топливо подается в несколько завышенном объеме. Благодаря работе подкачивающего насоса давление возвращается в норму, когда двигатель подвергается высокой нагрузке.

Дополнительные устройства распределительного ТНВД VE

Распределительный ТНВД VE также может быть оснащен различными дополнительными устройствами, например, корректорами топлива или ускорителем холодного пуска, которые позволяют индивидуально адаптировать ТНВД к характеристикам данного дизельного двигателя.

Вал привода топливного насоса находится внутри корпуса топливного насоса высокого давления, ротор топливного насоса низкого давления и звездочка вала установлены на приводе вала регулятора с грузами. ТНВД осуществляется коленчатым валом дизельного двигателя, через зубчатую или ременную передачу. В четырехтактных двигателях частота вращения вала ТНВД составляет половину скорости коленчатого вала, а распределительный ТНВД работает таким образом, что поступательное движение поршня синхронизируется с движением поршней в цилиндрах дизельного двигателя и ротационная обеспечивает распределение топлива между цилиндрами. Поперечное движение обеспечивается кулачковой шайбой, а вращательное движение — валом топливного насоса.

Автоматический регулятор скорости содержит центробежные массы, которые через муфту регулятора и систему рычагов воздействуют на дозирующую муфту, таким образом изменяя количество подаваемого топлива в соответствии с режимами скорости и нагрузки дизельного двигателя. Корпус ТНВД сверху закрыт крышкой, в которой установлена ​​ось рычага управления, связанного с педалью акселератора.

Система автоматического опережения впрыска топлива представляет собой гидравлическое устройство, работа которого определяется давлением топлива во внутренней полости ТНВД, создаваемым ТНВД с регулирующим перепускным клапаном.

ТНВД системы Common Rail

В топливной системе Common Rail используется несколько иной тип насоса высокого давления. На конструкцию ТНВД влияют особенности работы самой системы.

тНВД в секции

Однопоршневой топливный насос Common Rail

В этой системе впрыск контролируется и управляется ЭБУ, поэтому дозировка и время впрыска топлива не являются частью работы насоса. У него всего одна функция — закачивать топливо в гусеницу (аккумулятор).

Таким образом, конструкция ТНВД значительно упрощается. Ведь насос состоит только из вала, пары поршней (от 1 до 3) и клапанов — впускной и выпускной. Регуляторов здесь нет, потому что они не нужны.

схема работы двухпоршневого ТНВД

Двухпоршневой насос высокого давления

Здесь все просто: вал вращается от привода, а плунжеры постоянно качают топливо в гусеницу. Это все, что требуется от ТНВД.

Какие бывают ТНВД и чем они отличаются

На дизельных двигателях различных модификаций и разных поколений используются существенно разные модели ТНВД. Все модификации условно можно разделить на следующие группы.

Рядные топливные насосы высокого давления

встроенный ТНВД Bosch

Рядный топливный насос высокого давления Bosch

Главная особенность устройства — наличие отдельной пары поршней для каждого цилиндра. Все они размещены в едином корпусе ТНВД, а топливо подается по специальным каналам. Агрегат работает следующим образом:

  • Движение плунжера обеспечивается вращением распределительного вала, который приводится в движение непосредственно коленчатым валом двигателя.
  • Под действием толкателя плунжер начинает двигаться по втулке, при достижении заданного давления выпускной клапан открывается и топливо поступает во вторичный цилиндр двигателя.
  • Регулировка момента подачи и необходимого объема топлива может производиться механически или с помощью электронных систем управления.

Нагнетательные насосы этого типа отличаются высокой надежностью. На данный момент рядные устройства используются в средних и большегрузных автомобилях; с начала века такие ТНВД на легковые автомобили не устанавливались.

ТНВД распределительного типа

ТНВД распределительного типа

Тип распределения Топливный насос высокого давления

В этих устройствах производители отказались от пары поршней, закрепленных за каждым рабочим цилиндром. В конструкции всего один или два поршня, которые увеличивают давление топливной смеси. Топливо к форсункам подается через распределительную головку по специальным каналам.

Среди преимуществ этого типа ТНВД можно выделить:

  • Уменьшение габаритов и веса оборудования. Благодаря этому именно легковые автомобили стали основной областью применения агрегата.
  • Равномерная подача топлива по цилиндрам вне зависимости от режима работы двигателя. Это было достигнуто благодаря системе автоматического управления (механической или электронной).

Конечно, уменьшение количества пар плунжеров привело к увеличению нагрузки на них. Поэтому срок эксплуатации агрегата короче, чем у других модификаций ТНВД.

Причины поломок насоса ТНВД дизельного двигателя

Это очень сложное оборудование. Считается, что при выходе из строя ТНВД самостоятельно отремонтировать прибор в гараже очень сложно, практически невозможно.

Основная причина выхода из строя ТНВД — использование некачественной топливной жидкости. Плохое дизельное топливо обязательно содержит посторонние твердые включения. При воздействии на поверхности деталей пар поршней эти элементы приходят в негодность, прецизионные элементы изготавливаются с соблюдением минимальных допусков. Кроме того, топливо ненадлежащего качества быстро разрушает форсунки.

Основные симптомы неисправности ТНВД:

  • увеличение расхода дизельного топлива;
  • появление дыма в выхлопной трубе;
  • возникновение посторонних шумов и необычных звуков в работающем двигателе;
  • значительное снижение мощности силового агрегата;
  • трудности с запуском двигателя.

При появлении любого из симптомов, перечисленных в этом списке, мы рекомендуем вам обратиться в специализированный сервисный центр. ТНВД диагностируются только на специальных стендах. В конструкции современных насосов отсутствуют регулирующие элементы, с помощью которых можно исправить устройство. Здесь поможет только вмешательство профессионалов.

Причины выхода из строя топливных насосов ТНВД:

  1. Некачественное топливо.
  2. Износ рабочих элементов устройства.
  3. Неисправности электронного управления.

Ремонт топливной аппаратуры производится только в специализированной мастерской. Только высококвалифицированные мастера умеют и умеют правильно разбирать, восстанавливать, а затем собирать устройства большей сложности:

  • элементы поршнево-цилиндрового устройства;
  • поршни;
  • рабочие валки;
  • части тела;
  • втулки;
  • камыши и др.

В приведенном ниже списке перечислены элементы, входящие в состав тщательно подобранных пар, которые нельзя разобрать.

Использование ТНВД для моторов на лёгком и тяжёлом топливе

Прямой впрыск раньше использовался только в дизельных двигателях, по крайней мере, в автомобильной технике. Но успехи этого метода дозаправки в авиации заставили разработать аналогичные системы для массового автомобилестроения. Особенно после начала глобальной борьбы за экономику и экологию. Сейчас принципы работы двигателей на разных видах топлива постепенно сближаются. Все становится обычным делом подавать топливо непосредственно в цилиндр, используя механизмы тонкого распыления, многократное дозирование за такт, аэродинамически сложную турбулентность смеси и послойное зажигание. Это требует высокого давления впрыска и топливного оборудования с быстрым откликом.

Функции подачи жидкого топлива обычно делятся между двумя насосами. Один выкачивает его из бака, а второй создает высокое давление. В результате они расположены в разных местах автомобиля, бустер установлен в баке или рядом с ним, а ТНВД находится непосредственно на двигателе. Однако есть исключения, особенно в последнее время. Топливный насос высокого давления требует значительной мощности привода и часто точной синхронизации с газораспределительной системой. Время впрыска для дизельного двигателя имеет то же значение, что и для бензинового двигателя. Топливо воспламеняется сразу же во время впрыска в горячий газ после интенсивного сжатия. Если вы опаздываете, он не успеет отдать всю свою энергию, а слишком большой шаг вперед приведет к тяжелой работе и снизит эффективность двигателя.

Эволюция устройства

Ужесточение требований к выбросам и охране окружающей среды привело к замене механических топливных насосов высокого давления для автомобилей с дизельным двигателем системами с электронным управлением. Механический насос просто не мог подавать дозирование топлива с требуемой высокой точностью, а также не мог максимально быстро реагировать на динамически меняющиеся режимы работы двигателя.

Насос VE
Всемирно известные производители Bosch, Nippon Denso и другие предложили электронные системы управления подачей топлива. В основе этих разработок лежал топливный насос VE. Такие системы позволили добиться повышения точности дозирования топлива в каждом цилиндре отдельно.

Внедрение электронных систем обеспечило снижение нестабильности процесса сгорания топливовоздушной смеси между циклами, а также уменьшение неравномерностей на холостом ходу дизельного двигателя.

Некоторые системы имели в своей конструкции быстродействующий клапан, что позволяло разделить процесс впрыска топлива на два этапа. Двухступенчатый впрыск привел к окончательному снижению остроты самого процесса горения.

Полученная точность в процессе управления системой впрыска обеспечила снижение токсичных выбросов за счет более полного сгорания топливовоздушной смеси, а повышение эффективности этого сгорания повысило КПД двигателя и увеличило конечную мощность двигателя мощность завода.

Электронные системы получили топливные насосы распределительного типа. Эти насосы оснащены управляемыми устройствами, регулирующими положение дозатора. Кроме того, есть клапан для опережения впрыска топлива.

Общее устройство системы питания

На рисунке представлена ​​принципиальная схема топливной системы тяжелого дизельного двигателя. Обычно система подачи топлива включает блоки, расположенные вне двигателя (на раме или в корпусе машины) и на двигателе. Первые включают топливный бак 7 для сбора топлива, топливоподкачивающий насос 10 перед запуском, топливораспределительный клапан 77, топливопроводы низкого давления и некоторые другие агрегаты. К последним в основном относятся главный вспомогательный топливный насос 8, топливный насос высокого давления (ТНВД) 5, форсунки 4 и топливопроводы высокого давления.

При работающем двигателе топливо из баков забирается от основного топливного насоса и под давлением 0,05… 0,1 МПа подается в ТНВД. На пути от баков к насосу топливо проходит через топливораспределительный клапан, предварительный насос и фильтр грубой очистки 9. Если в автомобиле только один топливный бак или несколько баков сообщаются друг с другом, распределительный клапан отсутствует топливо. Перед подачей топлива от насоса к ТНВД оно очищается от мельчайших примесей в фильтре тонкой очистки 3. Секции впрыска топливного насоса, приводимые в действие коленчатым валом, в определенное время в соответствии с рабочим циклом и последовательностью. При работе двигателя топливо подается под высоким давлением (до 50 МПа и выше) в необходимом количестве к форсункам. Через форсунки, ввинченные в головку блока цилиндров, топливо впрыскивается в камеры сгорания в конце такта сжатия в цилиндрах.

Рисовая схема топливной системы тяжелого дизельного двигателя: 1 - топливные баки; 2 - воздушный клапан; 3 - фильтр тонкой очистки; 4 - форсунки; 5 - ТНВД; 6 - двигатель; 7 - бак для сбора топлива; 8 - главный топливоподкачивающий насос; 9 - фильтр грубой очистки; 10 - насос для начала заправки топливом; 11 - топливораспределительный клапан; топливопроводы обозначены сплошной линией; линии отвода воздуха из системы обозначены пунктирной линией. Перед запуском двигателя система заправляется топливом и подается в топливный насос высокого давления от топливного насоса перед запуском. После запуска двигателя этот насос не работает. Если воздух попадает в ВЧ и в линии высокого давления, соединяющие его с форсунками, подача топлива в цилиндры прекращается. В результате нормальная работа двигателя также нарушается. Для предотвращения попадания воздуха в топливную форсунку на пути от топлива к форсунке установлен воздухоотделитель, расположенный в самой высокой точке системы. Воздухоотделитель обычно располагается в крышке фильтра тонкой очистки. Перед запуском двигателя при необходимости скопившийся в воздухоотделителе воздух сбрасывается в воздушные полости топливных баков 1 через клапан (вентиль) 2 для выпуска воздуха. Для этого при выключенном двигателе откройте кран (вентиль) и с помощью насоса предварительно запустите систему. В этом случае топливо перемещает воздух из чаши в полость топливного бака через топливораспределительный клапан (как показано на рисунке) или напрямую. Топливный бак Топливо, залитое в форсунки между иглой и опрыскивателем, сливается через сливные шланги в специальный бак 7 или любой основной топливный бак. Топливные баки используются для хранения топлива. Они могут иметь разную конфигурацию и мощность в зависимости от конструкции конкретного автомобиля. Общая вместимость топливных баков определяется дальностью полета автомобиля (обычно не менее 500 км). Чаще всего резервуары изготавливают из листовой стали или высокопрочного пластика, устойчивого к воздействию реактивного топлива. Для предотвращения коррозии внутренние поверхности стальных резервуаров покрываются бакелитовой, оцинкованной или луженой краской. Для увеличения жесткости баков на их стенках иногда устанавливают чугунные желоба, а внутри устанавливают сплошные перегородки, которые также уменьшают свободную поверхность топлива и ослабляют колебания его Lkv во время движения автомобиля. Горловины топливного бака обычно снабжены фильтрами. Дно резервуаров оборудовано отстойниками. Если бак имеет значительную емкость, топливо сливается через отверстие с крышкой и шаровым краном, расположенным над картером. В этом случае используется специальный шланг со шлангом. Полость баков соединяется с атмосферой с помощью выхлопных труб или других специальных устройств, что должно исключать возможность проникновения огня в бак и утечки топлива в случае внезапного столкновения транспортного средства, а также (по возможности) обеспечивают очистку поступающего в резервуары воздуха. Раньше для измерения количества топлива в баках использовались щупы. Сегодня чаще всего используются электрические поплавковые датчики, которые посылают электрический сигнал, пропорциональный уровню топлива, на соответствующий датчик на приборной панели автомобиля.

Рисовая схема топливной системы тяжелого дизельного двигателя: 1 — топливные баки; 2 — воздушный клапан; 3 — фильтр тонкой очистки; 4 — форсунки; 5 — ТНВД; 6 — двигатель; 7 — бак для сбора топлива; 8 — главный топливоподкачивающий насос; 9 — фильтр грубой очистки; 10 — насос для начала заправки топливом; 11 — топливораспределительный клапан; топливопроводы обозначены сплошной линией; вентиляционные линии обозначены пунктирной линией

Перед запуском двигателя система загружается топливом и подается в топливный насос высокого давления от топливного насоса перед запуском. После запуска двигателя этот насос не работает.

Если воздух попадает в ВЧ и в линии высокого давления, соединяющие его с форсунками, подача топлива в цилиндры прекращается. В результате нормальная работа двигателя также нарушается. Для предотвращения попадания воздуха в топливную форсунку на пути от топлива к форсунке установлен воздухоотделитель, расположенный в самой высокой точке системы. Воздухоотделитель обычно располагается в крышке фильтра тонкой очистки. Перед запуском двигателя при необходимости скопившийся в воздухоотделителе воздух сбрасывается в воздушные полости топливных баков 1 через клапан (вентиль) 2 для выпуска воздуха. Для этого при выключенном двигателе откройте кран (вентиль) и с помощью насоса предварительно запустите систему. В этом случае топливо перемещает воздух из чаши в полость топливного бака через топливораспределительный клапан (как показано на рисунке) или напрямую.

Какой уровень давления обеспечивают ТНВД?

Поскольку основная задача ТНВД — точный дозирование и своевременная подача топлива, его производительность во многом зависит от режимов работы, необходимых для конкретного транспортного средства. Следует понимать, что у каждого насоса есть диапазон рабочего давления, а не конкретное значение. Так, например, рядные ТНВД для дизельных двигателей в зависимости от модели могут создавать максимальное давление 55-135 МПа. При этом в отдельной модели минимальная частота вращения на холостом ходу может составлять 15 МПа, а максимальная при полной нагрузке — 130 МПа.

Главные насосы системы Common Rail достигают максимальных показателей до 135-200 МПа, причем каждое последующее поколение увеличивает не только верхний, но и нижний порог диапазона. Например, самые первые системы Bosch CP1 рассчитаны на работу в диапазоне от 17 до 135 МПа, а системы CP4 четвертого поколения способны развивать давление от 23 до 200 МПа.

Для бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива (системы GDI) достаточно обеспечить давление в пределах 3-11 МПа.

Главные причины неисправностей

ТНВД — дорогостоящее устройство, очень требовательное к качеству горюче-смазочных материалов. Если в автомобиле используется некачественное топливо, то такое топливо обязательно содержит твердые частицы, пыль, молекулы воды и т.д. Все это приводит к выходу из строя пар поршней, которые установлены в насосе с минимальным допуском, измеряемым в микронах.

Некачественное топливо легко разрушает форсунки, отвечающие за процесс распыления и впрыска топлива.

Распространенными признаками неисправностей в работе ТНВД и форсунок являются следующие отклонения от нормы:

  • значительно увеличился расход топлива;
  • наблюдается увеличение дымности выхлопных газов;
  • во время работы появляются посторонние звуки и шумы;
  • значительно снижаются мощность и КПД двигателя внутреннего сгорания;
  • идет тяжелый старт;

Современные двигатели с ТНВД оснащены электронной системой впрыска топлива. ЭБУ измеряет подачу топлива в цилиндры, распределяет этот процесс по времени и определяет необходимое количество дизельного топлива. Если владелец замечает малейшие перебои в работе двигателя, это настоятельный повод немедленно обратиться в сервис. Силовая установка и энергосистема тщательно проверяются с помощью профессионального диагностического оборудования. В ходе диагностики специалисты определяют ряд показателей, среди которых основными являются:

  • степень равномерности подачи топлива;
  • давление и его стабильность;
  • частота вращения вала;

Зачем устанавливается ТНВД на бензиновом двигателе

Первоначально топливные насосы высокого давления устанавливались только на дизельные автомобили. Однако с появлением бензиновых двигателей с впрыском возникла необходимость в установке топливных насосов высокого давления. В инжекторных двигателях бензин высокого давления подается на форсунки. В задачу ТНВД бензинового двигателя входит также дозирование количества подаваемого топлива, при этом забор топлива должен осуществляться в строго заданное время для одного цилиндра топлива.

Устройство ТНВД бензинового двигателя существенно не отличается от аналогичных механизмов, разработанных для дизельных двигателей. Все они работают по принципу действия пар плунжеров.

Источники

  • https://DriverTip.ru/osnovy/tnvd-v-dizelnom-dvigatele-avtomobilya.html
  • https://drive2me.ru/2020/11/05/%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D1%82%D0%BD%D0%B2%D0%B4-%D0%BD%D0%B0-%D0%B4%D0%B8%D0%B7%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%BC-%D0%BC%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%80%D0%B5-%D0%BA/
  • http://autoleek.ru/sistemy-dvigatelja/toplivnaja-sistema/ustrojstvo-tnvd.html
  • https://tkazimut.com/printsip-raboty-tnvd-dizelya/
  • https://motoran.ru/interesnoe/tnvd-dizelnogo-dvigatelya
  • https://AvtoNov.com/%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D1%82%D0%BD%D0%B2%D0%B4-%D0%B2-%D0%B4%D0%B8%D0%B7%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%BC-%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B5/
  • https://traktor-dojc-far.ru/chto-takoe-tnvd-v-dizelnom-dvigatele-avtomobilya
  • http://KrutiMotor.ru/toplivnyj-nasos-vysokogo-davleniya-tnvd/
  • https://test-engine.ru/ustrojstvo/tnvd-dizelnogo-dvigatelya.html
  • https://TechAutoPort.ru/dvigatel/toplivnaya-sistema/tnvd.html

Оцените статью
Блог о грузовых автомобилях