Виды ТНВД дизельного двигателя

Содержание

Устройство ТНВД

Виды ТНВД дизельного двигателя

Одним из основных составляющих системы питания дизельной силовой установки является насос, обеспечивающий подачу топлива под высоким давлением на форсунки. Полное название – топливный насос высокого давления (аббревиатура – ТНВД). Помимо дизельных моторов такой насос применяется и в бензиновых агрегатах с инжекторной системой, у которой подача бензина осуществляется непосредственно в цилиндры.

Этот узел системы питания имеет достаточно сложную конструкцию, поскольку в его задачу входит не только нагнетание дизтоплива, но еще и подача его на форсунки в строго определенные моменты. В общем, от его работы напрямую зависит функционирование силовой установки.

Виды ТНВД

Существует несколько типов дизельных топливных систем, имеющих разные конструктивные особенности. Это в свою очередь влияет на устройство ТНВД. Так, на дизелях могут использоваться насосы:

  • рядные;
  • распределительные;
  • магистральные.

Системы впрыска дизельных двигателей

Несмотря на отличия в конструкции, во всех используется один и тот же основной рабочий узел – плунжерная пара. Именно она обеспечивает нагнетание давления.

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.

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.

Особенности конструкции и принцип функционирования рядного ТНВД

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

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

V-образный ТНВД

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

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

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

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

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

Рядный ТНВД

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

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

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

Центробежная муфта

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

Механический регулятор момента подачи топлива

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

Распределительный тип ТНВД

Следующим этапом в развитии дизельных систем питания стало использование насосов распределительного типа.

Особенность этого вида ТНВД заключается том, что в конструкции используется только одна топливная секция, которая обеспечивает подачу на все форсунки. Примечательно, что секция только одна, но в ней может использоваться разное количество плунжерных пар – от 1 до 4.

Существует несколько типов распределительных ТНВД, отличающихся между собой по особенностям работы прецизионных пар и их приводом. В целом, все насосы этого типа делятся на:

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

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

Торцевой тип

Насосы с этим приводом – достаточно распространенный вариант и выпускаются они многими именитыми производителями топливной аппаратуры для дизелей.

Топливный насос высокого давления

Устройство топливного насоса высокого давления с этим видом привода подразумевает наличие только одной прецизионной пары, которая одновременно выполняет и роль распределителя – направляет сжатое топливо к требуемой форсунке.

ТНВД торцевого вида

Особенность работы заключается в том, что поршень выполняет не только возвратно-поступательное перемещение, он еще при этом и вращается. Чтобы обеспечить одновременное выполнение нескольких движений, в конструкции используется специальная кулачковая шайба с закрепленными на ней роликами.

Суть работы очень проста – эта шайба за счет воздействия пружин находится поджатой к неподвижному кольцу (упирается в него роликами). В кольце проделаны выемки под ролики. При вращении ролики периодически попадают в имеющиеся выемки, что приводит к возвратно-поступательному движению самой шайбы, которая связана с плунжером, при этом она его сразу же и вращает.

Схема питания дизельного двигателя

При ходе поршня внутри втулки происходит сжатие дизтоплива, а его вращение обеспечивает открытие того или иного канала, по которому топливо под давлением движется к требуемой форсунке.

Процесс работы плунжера ТНВД

Блок высокого давления

Это была описана только работа топливной секции. Но в конструкцию этого насоса входит еще ряд дополнительных элементов:

  • топливоподкачивающий насос (роторно-лопастной);
  • регулятор опережения момента подачи;
  • дозирующее устройство (механическое или электромагнитное);

Если рассматривать все эти дополнительные устройства, то принцип их работы – не сложен.

Читайте также  Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания

Подкачивающий насос располагается на валу ТНВД и представляет он собой ротор, с установленными в нем роликами. Вращается этот ротор в статоре, на внутренней поверхности которого проделаны специальные пазы.

Главный рабочий механизм ТНВД

В качестве регулятора опережения впрыска выступает неподвижное кольцо (к которому поджата шайба с роликами). Проворачивая ее вокруг оси можно менять угол проворота вала, при котором срабатывает рабочая пара. В движение это кольцо приводится исполнительными механизмами электронного блока управления ТНВД.

Дозировка топлива механическим регулятором выполняется за счет срабатывания специальной муфты. В электромагнитном типе роль дозатора выполняет специальный запорный клапан, который по сигналу от блока управления перекрывает подачу топлива в магистраль.

Роторный тип

Еще один ТНВД распределительного вида, получивший неплохое распространение, имеет так называемый роторный привод (он же – внутренний кулачковый). В этом насосе тоже имеется только одна топливная секция, в которой может использоваться 2, 3 или 4 плунжерные пары.

Пары в этом типе насоса расположены радиально. Плунжеры при этом совершая поступательное перемещение, двигаются навстречу друг другу. Надплунжерные пространства объединены в единую полость – камеру высокого давления. Втулки в плунжерных парах, как таковые – отсутствуют. Их роль выполняют отверстия в валу-распределителе насоса.

В целом, конструкция топливной секции включает кулачковую шайбу, с проделанными пазами на внутренней поверхности. Внутри этой шайбы размещен вал-распределитель с установленными в нем плунжерами. В движение поршни приводятся через специальные роликовые башмаки, ролики которых постоянно контактируют с рабочей поверхностью шайбы.

Кулачковый двухплунжерный ТНВД

Суть работы секции такова: при вращении вала, башмаки повторяют форму поверхности шайбы. Попадание на выступ поверхности приводит к вдавливанию башмаков внутрь вала, при этом они толкают плунжеры (происходит поступательное движение). Попавшее ранее в камеру высокого давления топливо сжимается и подается на распределитель, где и перенаправляется на требуемые форсунки.

[/su_box]

Но это только принцип работы топливной секции. В конструкцию ТНВД помимо нее входят топливоподкачивающий насос (роторного типа), регуляторы дозировки и момента впрыска, электронный блок управления, который регулирует работу насоса в зависимости от режима работы силового агрегата.

Насосы распределительного типа отличаются компактными размерами и достаточно высоким создаваемым давлением. Но есть и недостатки, главным из которых является короткий срок службы плунжерных пар.

Тнвд системы common rail

Несколько иной тип насосов высокого давления применяется в топливной системе Common Rail. На конструкции ТНВД здесь сказываются особенности работы самой системы.

Одноплунжерный ТНВД Common Rail

В этой системе впрыск контролируется и управляется ЭБУ, поэтому дозировка и момент впрыска топлива в задачу насоса не входят. У него только одна функция – нагнетать топливо в рампу (аккумулятор).

Поэтому конструкция ТНВД сильно упрощена. По сути, насос состоит только из вала, плунжерных пар (от 1 до 3) и клапанов – впускных и нагнетательных. Регуляторы здесь отсутствуют за ненадобностью.

Двухплунжерный насос высокого давления

Здесь все просто – вал вращается от привода и плунжеры постоянно нагнетают топливо в рампу. Это и все, что требуется от ТНВД.

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.

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.

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

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

Источник: http://autoleek.ru/sistemy-dvigatelja/toplivnaja-sistema/ustrojstvo-tnvd.html

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

Виды ТНВД дизельного двигателя

Топливный насос высокого давления имеющий сокращенную аббревиатуру (ТНВД) выполняет следующие основные функции:

— подает топливо под высоким давлением в топливную систему ДВС;

— регулирует моменты впрыска топлива.

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

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

Можно выделить следующие основные конструктивные элементы топливного насоса:

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

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

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

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

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

Форсунки являются связующим звеном этой цепи и соединяются с насосом специальными трубопроводами. Для эффективного впрыска топлива форсунки соединяются с нижней распылительной частью с специальными отверстиями для увеличения эффективности впрыска топлива с дальнейшим воспламенением. Момент впрыска топливной смеси в камеру сгорания регулируется углом опережения зажигания.

Типы топливных насосов

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

  1. распределительный;
  2. рядный
  3. магистральный.

Рядный ТНВД

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

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

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

Момент подачи топлива регулируется специальным устройством (муфтой центробежного типа). Работа муфты центробежного типа основана на перемещении грузиков под действием центробежной силы.

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

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

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

Недостатки рядных топливных насосов высокого давления – их размер.

Распределительный ТНВД

Распределительный ТНВД включает в себя один или два плунжера, что зависит от объема двигателя.

И эти один или два плунжера работают на все цилиндры двигателя. Таким образом удалось не только обеспечить более равномерную подачу топлива, но и уменьшить габариты топливного насоса высокого давления. Недостатки распределительных ТНВД в их надежности и долговечности.

Распределительные ТНВД имеют различные типы привода:

  1. торцевой привод;
  2. внутренний привод;
  3. внешний привод;

Наиболее эффективными себя показали торцевые и внутренние приводы ТНВД, с меньшей нагрузкой.

Кстати, такие импортные насосы, как Bosch, оснащены именно торцевым и внутренним приводом, а внешний привод имеют насосы отечественного производства.

Основным элементом в торцевом приводе Bosch является распределительный плунжер, который создает давление и распределяет горючую смесь по цилиндрам. Плунжер распределитель при этом совершает вращательные и возвратно-поступательные перемещения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

Плунжер совершает возвратно-поступательно движение одновременно с вращением кулачковой шайбы, которая обегает кольцо. Воздействие шайбы на плунжер обеспечивает высокое давление топлива. Возврат плунжера в начальное положение осуществляется с помощью возвратного механизма.  

Именно вращательное движение плунжера, что приводится от приводного вала, способствует распределению топлива в цилиндрах. Величина подачи топлива обеспечивается с помощью электромагнитного клапана или центробежной муфты.

Работа насоса ТНВД

Работа насоса состоит из нескольких этапов:

  1. Закачка порции топлива в надплунжерное пространство;
  2. Нагнетание давления за счет сжатия и распределение топлива по цилиндрам.
  3. Возвращение плунжера в исходное положение. Повторение цикла работы.

Внутренний кулачковый привод ТНВД

Такой привод топливных насосов применяется в распределительных ТНВД роторного типа, например,  Bosch VR, Lucas DPC. В данном типе ТНВД распределение горючей смеси происходит за счет плунжера и распределительной головки.

Читайте также  Ремонт радиатора охлаждения двигателя своими руками

Распределительный вал оснащается двумя плунжерами, расположенными друг напротив друга, которые нагнетают топливо. Тем выше давление в насосе, чем меньше расстояние между плунжерами. По мере возрастания давления топливо поступает к форсункам через нагнетательные клапана.

Магистральный ТНВД

Магистральный ТНВД используется в известной системе подачи топлива Common Rail. Работа магистрального ТНВД заключается в накапливании топлива в топливной рампе, затем подается на форсунки. Давление в магистральном топливном насосе высокого давления составляет примерно 180 Мпа.

Магистральный насос бывает одно-, двух- или трех плунжерным.  Приводится магистральный ТНВД от кулачкового вала.

Когда кулачки воздействуют на плунжер, тот перемещается вниз, происходит расширение компрессионной камеры, давление падает и создается разряжение, которое приводит к открытию впускного клапана, и топливо начинает поступать.

Когда плунжер подымается – давление растет и клапан закрывается. Когда давление достигает необходимой отметки, топливо  через выпускной клапан нагнетается в топливную рампу.

Процесс подачи топлива в магистральном ТНВД регулируется дозирующим топливным клапаном, открытие и закрытие, которого осуществляется с помощью электроники.

Источник: https://www.autoezda.com/toplsysss/1125-ustroistvo-tnvd.html

Виды ТНВД

Виды ТНВД дизельного двигателя

М, MW, А, Р, ZWM, CW — многоплунжерные рядные ТНВД, обозначенные по мере увеличения размеров, PF — одноплунжерные ТНВД, VE — ТНВД распределительного типа с аксиальным плунжером, VR — роторные ТНВД распределительного типа, UP — система с индивидуальными ТНВД, UI — система с насос-форсунками, CR — система Common Rail.

Многоплунжерные рядные ТНВД типов М, MW, А, Р, ZWM, CW

В рядных, многоплунжерных ТНВД каждый из цилиндров имеет свою плунжерную пару. Работа происходит по следующей схеме; вращение коленчатого вала приводит в действие вал ТНВД который для подачи топлива приводит в движение втулку в плунжерной паре, возврат втулки осуществляется при помощи пружины. Плунжерные пары располагаются в ряд, ход плунжера не регулируется.

Изменение объема подачи топлива регулируется при помощи отсечной кромки, выполненной на плунжере. Во время перемещения рейки ТНВД, плунжера поворачиваются, меняя при этом положение отсечной кромки, в следствии чего меняется ход плунжера, соответственно подача топлива. На форсунку в штуцере ТНВД устанавливается нагнетательный клапан, который обеспечивает моментальное и точное прекращение процесса впрыска.

ТНВД типа РЕ

В ТНВД PE типа, подача топлива осуществляется через выходное отверстие, которое закрыто корпусом плунжера. Объем подачи топлива регулируется перепускным отверстием, Положение рейки ТНВД определяется механическим регулятором или регулятором с электромагнитным клапаном.

ТНВД с дозирующей муфтой

ТНВД данного типа отличается от других наличием дозирующей муфты, при помощи которой происходит регулировка циклов подачи топлива, муфта перемещается вверх и вниз вдоль плунжера. Перемещение муфты определяет ход плунжера, а это значит, что открытие перепускного отверстия, регулируется при помощи вала привода.

ТНВД распределительного типа

ТНВД данного типа отличается от других наличием дозирующей муфты, при помощи которой происходит регулировка циклов подачи топлива, муфта перемещается вверх и вниз вдоль плунжера. Перемещение муфты определяет ход плунжера, а это значит, что открытие перепускного отверстия, регулируется при помощи вала привода.

ТНВД распределительного типа с аксиальным расположением плунжера

Топливный насос низкого давления (ТННД) подает топливо в корпус ТНВД распределительного типа особенностью которого является аксиальное расположение плунжера. Центральный плунжер обеспечивает распределение топлива по цилиндрам двигателя, все это происходит под высоким давлением. Один оборот вала привода означает, что плунжер выполнил количество рабочих ходов, равное количеству цилиндров двигателя.

Вал привода при вращении передает Поступательно-вращательное движение плунжеру, передаточным звеном является кулачковая шайба, которая в свою очередь при помощи торцевых кулачков двигается по роликам, закрепленные на роликовом кольце. У ТНВД VE типа с механическим регулятором частоты вращения, также, как и у ТНВД VE типа с электромагнитным приводом, количество подаваемого топлива и как следствие рабочий ход плунжера осуществляется дозирующей муфтой. Автомат опережения впрыска регулирует процессы подачи топлива при помощи поворота роликового кольца.

У ТНВД с электронным управлением за объем подачи топлива отвечает клапан с электромагнитным приводом. Электронный блок управления (ЭБУ) двигателя и ЭБУ ТНВД обрабатывают поступающие сигналы, которые в свою очередь контролируются рядом датчиков.

Роторный ТНВД

В ТНВД роторного типа топливо подается при помощи лопастного ТННД. ТНВД имеет кулачковое кольцо и одну или две пары радиально расположенных плунжеров они создают высокое давление и распределяют топливо по форсункам, электромагнитный клапан в свою очередь производит замер давления в системе. Подача топлива регулируется при помощи автомата опережения впрыска по средствам вращения кулачкового кольца в нужном направлении. Электронный блок управления (ЭБУ) двигателя и ЭБУ ТНВД обрабатывают поступающие сигналы, которые в свою очередь контролируются рядом датчиков.

Одноплунжерные ТНВД PF

ТНВД PF предназначены для использования в малогабаритных двигателях, тепловозных, морских судов и в строительной технике. Данные насосы не имеют кулачкового вала, их принцип работы такой же ка и у рядных ТНВД РЕ типа. Регулирование объема подачи топлива происходит при перемещении рейки по команде регулятора частоты вращения.

Насос-форсунки

Насос-форсунка это устройство объединяющие в себе ТНВД и форсунку вместе, устанавливается она непосредственно в ГБЦ своя для каждого из цилиндров, в действие приводятся кулачком, или распредвалом при помощи толкателя клапана. В отличии от ТНВД рядных, распределительного типа, в связи с отсутствием магистрали высокого давления, насос-форсунка дает гораздо большее давление впрыска до 2050 бар. ЭБУ в купе с высокими показателями давления впрыска означают значительное снижение выброса вредных веществ. Электронное управления и контроль всех процессов увеличивает преимущество насос-форсунок перед другими типами впрыска.

Индивидуальные ТНВД (UPS)

Система с индивидуальным ТНВД аналогична с принципом работы насос-форсунок. Эта система обеспечивает высокое давление впрыска, устанавливаются непосредственно на каждый цилиндр двигателя, соединение с форсунками происходит при помощи трубок высокого давления. Система электронного управления контролирует и отвечает за все процессы.

Аккумуляторные топливные системы Common Rail (CR)

Коммон Райл — «Common rail» общая магистраль. Это система подачи топлива, применяемая в современных дизельных двигателях. В системе Common Rail насос нагнетает дизельное топливо под высоким давлением в общую топливную магистраль, затем электронная форсунка впрыскивает под высоким давлением топливо в цилиндры.

Особенностью системы Common Rail является экономичность расхода топлива, малая шумность работы двигателя, соответствие нормам экологических стандартов.Прототип Common Rail был создан в конце 1960-х годов Робертом Хубером в Швейцарии, в середине 1990-х годов доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из корпорации Denso разработали систему Common Rail и стали использовать ее в коммерческом транспорте, в первые на грузовиках Hino.

Именно поэтому Denso считается первопроходцем в адаптации систем Common Rail к нуждам автомобилестроения.

https://www.youtube.com/watch?v=xeNTBQ8IRBw

Система Common Rail, схему работы можно описать тремя терминами, электроника, контур низкого давления и контур высокого давления. Из топливного бака при помощи подкачивающего насоса, топливо по трубопроводу попадает в топливный фильтр, после очистки при помощи насоса высокого давления топливо по топливной магистрали подается на рампу, с которой и происходит распределение топлива на каждую из CR форсунок, через трубки высокого давления.

Все это выполняется под управлением ЭБУ (электронного блока управления). ЭБУ контролирует работу всей системы, информация поступает от датчиков: педали акселератора, положения распределительного и коленчатого валов, давления топлива, расхода воздуха, работы турбо наддува, ряда температурных датчиков.

На основании всей полученной и обработанной информации ЭБУ подает команду на начало впрыска топлива, таким образом управляя всей топливной системой.

Схема расположения аккумуляторной топливной системы Common Rail на четырехцилиндровом дизеле

1 — массовый расходомер воздуха, 2 — ЭБУ, 3 — ТНВД, 4 — аккумулятор топлива высокого давления,5 — форсунки, 6 — датчик частоты вращения коленчатого вала, 7 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 8 — топливный фильтр, 9 — датчик положения педали акселератора.

Источник: http://дизель-трейд.рф/page/vidi_tnvd.html

Что такое ТНВД и его роль в работе двигателя

Виды ТНВД дизельного двигателя

Подавляющее большинство современных автомобилей оснащаются инжекторными топливными системами. Есть модификации, в которых бензин распыляется форсункой во впускном коллекторе. Бывают и модели, в которых топливо распыляется сразу в цилиндры двигателя.

Дизельные агрегаты работают не так, как бензиновые ДВС. В них дизель подается в уже сжатую среду в цилиндре. Чтобы порция топлива беспрепятственно была распылена, нужен такой механизм, как топливный насос высокого давления.

Рассмотрим особенности такого механизма, его модификации и признаки неисправности.

Что такое ТНВД и для чего он нужен?

Механизм, который сокращенно называется тнвд,– это часть топливной системы дизельного двигателя, но встречаются также модели и для бензиновых силовых агрегатов. Единственное отличие топливного насоса дизельного двигателя – в том, что напор, который им формируется намного выше бензинового аналога. Причиной тому являются принципиальные особенности работы агрегата. В цилиндрах дизельного двигателя сначала воздух сжимается до такой степени, что происходит его нагрев до температуры воспламенения топлива.

Когда поршень достигает верхней мертвой точки, форсунка распыляет горючее, и оно воспламеняется. Форсунке нужно преодолеть огромное давление. Чтобы система работала исправно, насос должен создать больший напор, чем в цилиндрах.

Помимо упомянутой функции насос также должен подавать топливо порционно, в зависимости от режима работы силового агрегата. Этот параметр определяется с учетом вращения коленвала. В современном автомобиле данный процесс контролируется электронным блоком управления.

История разработки и совершенствования

Впервые данное устройство было разработано в 1930-х годах Робертом Бошем. В легковых автомобилях тнвд начали активно использовать во второй половине того же десятилетия.

Читайте также  Порядок работы многоцилиндрового двигателя

Так как первые бензиновые моторы оснащались карбюраторами, то в таком механизме нуждались только дизельные агрегаты. В наши дни бензиновые моторы с системой непосредственного впрыска также имеют насос подобного типа (карбюратор уже встречается крайне редко – только в машинах старого поколения).

Хотя принцип работы насоса практически не изменился, сам механизм претерпевал многократные модернизации и улучшения. Причиной тому – повышение норм экологичности и производительности ДВС. Вначале использовался механический тнвд, однако он был не экономичным, что приводило к объемным выбросам вредных веществ. Современные электронные насосы показывают отличную экономичность, что позволяет транспорту вписываться в рамки экологических норм и удовлетворяют водителей скромного достатка.

Конструкция насоса высокого давления

Существует большое разнообразие модификаций тнвд бензинового двигателя, а также дизельного аналога. Однако в большинстве случаев основными элементами механического насоса являются:

  • На входе перед насосом установлен фильтр;
  • Плунжерный поршень, размещенный в цилиндре – т.наз. плунжерная пара;
  • Корпус, в котором сделаны углубления – по ним подается топливо в плунжерную пару;
  • Вал с кулачком и центробежной муфтой. Данный элемент соединен со шкивом газораспределительного механизма при помощи ременной передачи;
  • Толкатели привода плунжерной пары;
  • Пружины, которые возвращают обратно плунжерный поршень;
  • Клапаны нагнетателя;
  • Регулятор режимов – связан с педалью газа;
  • Клапан обратки тнвд (через него в обратку подается лишнее топливо);
  • Насос низкого давления (подкачивает в насос топливо).

Как уже было сказано, на смену механических насосов постепенно приходят электронные модификации по причине их экономичности и эффективности. Сам механизм сложно ремонтировать и регулировать. Электронные насосы оснащаются собственным блоком управления, а также несколькими электронными клапанами и датчиками.

Большинство электронных тнвд имеют собственную систему диагностики, благодаря чему устройство адаптируется под возникшие неисправности и ошибки. Это позволяет устройству исправно работать даже при выходе из строя одного из датчиков. Полностью такой насос перестает работать только в случае поломки микропроцессора.

Принцип работы

ТНВД работает по принципу двухтактного двигателя. Благодаря вращению вала с кулачками приводится в движение плунжерный поршень. В подплунжерное пространство поступает солярка, которая дальше идет в магистраль.

Подробнее о принципе работы плунжерной пары рассказывается в видео:

В полости создается давление, благодаря чему открывается нагнетательный клапан. По топливопроводу дизтопливо поступает к форсунке и происходит его распыление. Насос к форсунке подает только часть топлива. Через сливной клапан остаток возвращается в топливный бак. Чтобы при открытии нагнетателя из системы топливо не возвращалось обратно, в ней устанавливается обратный клапан.

Момент впрыска определяется центробежной муфтой. Регулятор режима (или всережимный регулятор) определяет количество подаваемой порции. Этот элемент связан с педалью газа. Когда водитель ее нажимает, регулятор увеличивает объем порции, а когда отпускает – количество уменьшается.

В электронных моделях все процессы контролируются блоком управления. Электроника распределяет момент подачи топлива, его количество из учета динамики автомобиля. В таких топливных системах меньше деталей, что повышает стабильность и надежность механизма.

Электронные тнвд способны разделить порцию на две части, благодаря чему обеспечивает более эффективное сгорание и плавный ход поршневой группы. Как следствие – меньше токсичности выхлопа и повышение отдачи мотора. Для обеспечения двухфазного впрыска блок управления насосом фиксирует:

  • Нажатие педали акселератора;
  • Обороты распределительного вала ГРМ;
  • Температуру в системе охлаждения мотора;
  • Скорость самого автомобиля;
  • Давление, создаваемое турбокомпрессором;
  • Работу форсунок;
  • Срабатывание свечей накала.

Рядный ТНВД

Рядный тнвд состоит из нескольких насосов, заключенных в один корпус. Каждый из них обслуживает отдельную форсунку. Данная модификация использовалась в старых дизельных моторах. Работа всего механизма жестко зависит от привода ГРМ.

Рядная модификация используется уже достаточно длительный период. Даже некоторые современные автомобили (грузовики) оснащены такими насосами. Причина – их высокая надежность и неприхотливость к качеству дизеля.

Работает рядная система следующим образом. Плунжерная пара приводится в движение благодаря повороту коленвала. Один оборот кулачкового вала насоса соответствует двум оборотам коленчатого вала мотора.

Плунжерный механизм через клапан отсечки топлива тнвд отделяет часть горючего от общей магистрали и сжимает ее в напорной части системы. Объем порции регулируется зубчатой планкой, связанной с педалью газа. В машинах с ЭБУ она регулируется сервоприводом, реагирующим на сигналы от блока управления.

Момент впрыска определяется частотой вращения коленвала. В механизме установлены две полумуфты, которые разделены пружинами. Когда обороты мотора повышаются, пружины сжимаются, благодаря чему вал насоса немного проворачивается, что приводит к изменению угла опережения впрыска.

Магистральный ТНВД

В отличие от двух предыдущих модификаций магистральный насос создает напор в единой магистрали – так называемая топливная рейка. Она служит аккумулятором, в котором поддерживается постоянное давление топлива.

Благодаря меньшему количеству распределительных механизмов данная модификация зарекомендовала себя, как самая надежная. Ремонт тнвд магистрального типа не отличается особой сложностью. Объем порции регулирует электромагнитный дозирующий клапан. Такие насосы стоят в системах топливной рейки Common Rail.

Бывает ли ТНВД на бензиновом двигателе?

Хотя основное применение ТНВД – в дизелях, многие современные бензиновые моторы также работают благодаря подаче топлива под высоким давлением. Данные механизмы применяются в ДВС с непосредственным впрыском.

Бензиновые моторы GDI требуют установки таких насосов. По сути, данная система является гибридной версией, сочетающей в себе конструкцию бензинового ДВС с принципом работы дизельного агрегата. Единственное отличие – воспламенение не происходит за счет температуры сжатого воздуха, а благодаря свечам зажигания. В таких моторах используется рядная модификация.

Основные неисправности

Хотя ТНВД отличаются своей конструкцией, есть несколько важных правил, которые должен соблюдать автовладелец, чтобы насос прослужил отведенный ему срок:

  1. Большинство насосов прихотливы к качеству топлива, поэтому необходимо соблюдать требования, установленные производителем для конкретного насоса;
  2. Из-за сложности конструкции и нагрузок, которые оказываются на механизмы, насосы высокого давления нуждаются в регулярном обслуживании;
  3. Все вращающиеся и трущиеся детали должны быть хорошо смазанными, поэтому крайне важно соблюдать рекомендации производителя по выбору смазочных материалов.

Если не соблюдать эти правила, устройство быстрее придет в негодность, из-за чего нужна будет его замена или дорогостоящий ремонт.

О неисправности тнвд свидетельствуют такие факторы (при исправных других системах, неисправности в которых могут иметь сходные проявления):

  • Черный дым в выхлопе и, как следствие, более токсичные выбросы в окружающую среду;
  • Увеличение расхода топлива (за счет утечек топлива);
  • Падение мощности ДВС;
  • В процессе работы двигателя слышны шумы от насоса;
  • Затрудненный запуск мотора;
  • Ремень ГРМ часто соскальзывает;
  • Нестабильные обороты двигателя.

Самая распространенная неисправность в таких элементах топливной системы – выход из строя плунжерной пары. Чаще всего это происходит из-за некачественного топлива – на поверхностях скапливается налет, затрудняющий движение деталей. Также причиной выхода из строя механизма является вода, которая часто конденсируется в топливном баке. По этой причине не рекомендуется оставлять авто с пустым баком на ночь.

Ремонт насосов высокого давления

Если отремонтировать обычный бензонасос не составляет труда – достаточно купить ремкомплект и заменить износившиеся детали, то ремонт и настройка тнвд – очень сложная процедура. Даже определить, в чем причина неисправности, без дополнительной аппаратуры невозможно. Нередко самодиагностика современных блоков управления не помогает.

Часто бывает, что симптомы поломки топливного насоса идентичны неисправностям в газораспределительном механизме или в системе выхлопа. По этим причинам не рекомендуется самостоятельный ремонт тнвд. Для этого лучше обратиться за помощью в специализированный сервисный центр.

Дополнительно смотрите видео по устранению дефектов и ремонте тнвд:

часть 1 Ремонт тнвд ve 1.6 дизель разборка дефектовка

Источник: https://avtotachki.com/chto-takoe-toplivnyj-nasos-vysokogo-davleniya/

Работа тнвд дизельного двигателя

Виды ТНВД дизельного двигателя

Одним из основных составляющих системы питания дизельной силовой установки является насос, обеспечивающий подачу топлива под высоким давлением на форсунки. Полное название – топливный насос высокого давления (аббревиатура – ТНВД). Помимо дизельных моторов такой насос применяется и в бензиновых агрегатах с инжекторной системой, у которой подача бензина осуществляется непосредственно в цилиндры.

Этот узел системы питания имеет достаточно сложную конструкцию, поскольку в его задачу входит не только нагнетание дизтоплива, но еще и подача его на форсунки в строго определенные моменты. В общем, от его работы напрямую зависит функционирование силовой установки.

Роторный тип

Еще один ТНВД распределительного вида, получивший неплохое распространение, имеет так называемый роторный привод (он же – внутренний кулачковый). В этом насосе тоже имеется только одна топливная секция, в которой может использоваться 2, 3 или 4 плунжерные пары.

Пары в этом типе насоса расположены радиально. Плунжеры при этом совершая поступательное перемещение, двигаются навстречу друг другу. Надплунжерные пространства объединены в единую полость – камеру высокого давления. Втулки в плунжерных парах, как таковые – отсутствуют. Их роль выполняют отверстия в валу-распределителе насоса.

В целом, конструкция топливной секции включает кулачковую шайбу, с проделанными пазами на внутренней поверхности. Внутри этой шайбы размещен вал-распределитель с установленными в нем плунжерами. В движение поршни приводятся через специальные роликовые башмаки, ролики которых постоянно контактируют с рабочей поверхностью шайбы.

Кулачковый двухплунжерный ТНВД

Суть работы секции такова: при вращении вала, башмаки повторяют форму поверхности шайбы. Попадание на выступ поверхности приводит к вдавливанию башмаков внутрь вала, при этом они толкают плунжеры (происходит поступательное движение). Попавшее ранее в камеру высокого давления топливо сжимается и подается на распределитель, где и перенаправляется на требуемые форсунки.

[/su_box]

Источник: https://starifaeton.ru/info/rabota-tnvd-dizelnogo-dvigatelja/