Тнвд устройство – Топливный насос высокого давления дизельного двигателя с системой питания Common Rail.

Топливный насос высокого давления. Рядный ТНВД

Примером рядного топливного насоса высокого давления применяемого на легковых автомобилях является насос дизеля Мерседес 190, состоящий из нескольких одинаковых секций. В передней части этого насоса расположен вакуумный насос 14, приводимый в движение эксцентриком 2, расположенным на торце кулачкового вала.

В нижней части  корпуса насоса установлен кулачковый вал, который соединяется со звездочкой привода через муфту опережения впрыска.

На кулачковом валу имеются про­филированные кулачки для каждой насосной секции и эксцентрик для приведения в движение насоса низкого давления, который крепится к привалочной плоскости насоса высокого давления.

Рис. Топливный насос высокого давления Мерседес:
1 – штуцер подключения вакуумного усилителя тормозов; 2 – эксцентрик привода вакуумного насоса; 3 – звездочка приводной цепи; 4 – автоматическая муфта опережения впрыска; 5 – винт установки начала впрыска; 6 – подача топлива; 7 – трубопровод высокого давления; 8 – рычаг перекрытия подачи топлива; 9 – вакуумная камера остановки двигателя; 10 – вакуумная камера увеличения частоты вращения коленчатого вала; 11 – регулятор частоты вращения; 12 – пробка для установки приспособления регулировки начала впрыска; 13 – топливоподкачивающий насос; 14 – вакуумный насос

В перегородке корпуса против каждого кулачка установлены роликовые толкатели 14. Оси роликов своими концами входят в пазы корпуса насоса, предотвращая проворачивание толкателей.

Рис. Секция рядного ТНВД:
1 – зубчатый сектор; 2 – регулирующая поворотная втулка плунжера; 3 – боковая крышка;  4 – штуцер нагнетательного клапана; 5 – корпус нагнетательного клапана; 6 – нагнетательный клапан; 7 – гильза плунжера; 8 – плунжер; 9 – рейка ТНВД; 10 – поводок плунжера; 11 – возвратная пружина плунжера; 12 – нижняя тарелка возвратной пружины; 13 – регулировочный болт; 14 – роликовый толкатель; 15 – кулачковый вал

Насосные секции установлены в верхней части корпуса и крепятся винтами. Основной частью каждой насосной секции является плунжерная пара, состоящая из плунжера 8 и гильзы 7. Плунжерную пару изготовляют из хромомолибденовой стали и подвергают закалке до высокой твердости. После окон­чательной обработки подбором производят сборку плунжеров и гильз так, чтобы обеспечить в соединении зазор, равный 3…5 мкм. Этим достигается  максимальная плотность сопряжения взаимодейст­вующих деталей обеспечивающих давление впрыскивания топлива до 1200 кгс/см2.

Сверху каждой плунжерной пары установлен нагнетательный клапан 6, размещенный в корпусе 5.

При вращении кулачкового вала 15 насоса выступ кулачка набегает на роликовый толкатель 14, который через регулировочный болт воздействует на плунжер 8 и перемещает его вверх. Когда выступ кулачка выходит из-под ролика толкателя, пружина 11, упирающаяся в тарелки, возвращает плунжер в первоначаль­ное положение. Рейка 9 входит в зацепление с зубчатым венцом поворотной втулки 2, надетой на гильзу.

Регулирование состава топливовоздушной смеси в дизельном двигателе происходит изменением подачи топлива при неизменном количестве воздуха, в отличие от бензиновых двигателей, где изменяется и то и другое. В рядных ТНВД изменение подачи топлива, обычно осуществляется за счет рейки, однако изменение подачи может осуществляться и за счет золотника, который перемещается по плунжеру. В рассматриваемом ТНВД при перемещении рейки 9 вдоль ее оси втулка 2  поворачивается на гильзе и, действуя на выступы  плунжера, поворачивает его, в результате чего изменяется количество топлива, подаваемого к форсункам. Ход рейки ограничивается стопорным винтом, входящим в ее продольный паз. Задний конец рейки соединен с тягой  регулятора частоты вращения коленчатого вала, установленного в корпусе ТНВД.

Принцип работы секции насоса

Принцип работы секции насоса заключается в следующем. При движении плунжера 1 вниз внутреннее пространство гильзы 12 наполняется топливом, и одновременно оно подается насосом низкого давления в подводящий канал 10 корпуса 11 насоса.

Рис. Схема работы секции насоса высокого давления:
а – впуск топлива; б – начало подачи; в – конец подачи;
1 – плунжер; 2 – продольный паз; 3 – выпускное отверстие; 4 – сливной канал; 5 – пружина; 6 – нагнетательный клапан; 7 – разгрузочный поясок; 8 – надплунжерное пространство;  9 – впускное отверстие; 10 – подводящий канал; 11 – корпус насоса; 12 – гильза; 13 – винтовая кромка

При этом открывается впускное отверстие 9, и топливо поступает в надплунжерное пространство 8. Затем под действием кулачка плунжер начинает подниматься вверх, перепуская топливо обратно в под­водящий канал 10 до тех пор, пока верхняя кромка плунжера 1 не перекроет впускное отверстие 9 гильзы. После перекрытия этого отверстия давление топлива резко возрастает и при рабочем давлении  топливо, преодолевая усилие пружины 5, поднимает нагнетательный клапан 6 и поступает в топливопровод.

Дальнейшее перемещение плунжера вверх вызывает повышение давления, превышающее давление, создаваемое пружиной форсунки, в результате чего игла форсунки приподнимается и проис­ходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подача топлива про­должается до тех пор, пока винто­вая кромка 13 плунжера не откроет выпускное отверстие 3 в гильзе, в результате чего давление над плунжером резко падает, нагнетательный клапан 6 под действием пружины закрывается и надплунжерное пространство разъе­диняется с топливопроводом высокого давления. При дальнейшем движении плунжера вверх топливо перетекает в сливной канал 4 через продольный паз 2 и винтовую кромку 13 плунжера.

Нагнетательный клапан 6 разгружает топливопровод высокого давления, так как он снабжен цилиндрическим разгрузочным пояском 7, который при посадке клапана на седло обеспечивает увеличение объема топливопровода. Этим достигается резкое прекращение впрыскивания топлива и устраняется возможность его подтекания через распылитель форсунки, что улучшает процесс смесе­образования и сгорания рабочей смеси, а также повышает надежность работы форсунки.

Клапаны ТНВД

В ТНВД с рядным расположением плунжерных пар применяются нагнетательные клапана объемного течения и ограничения обратного течения, а также клапана постоянного давления.

Клапана обратного течения применяются для демпфирования волн обратного давления топлива, возникающих при закрытии распылителя форсунки, что уменьшает износ распылителя и подвпрыски топлива в цилиндры двигателя. Клапан  устанавливается как дополнительный над обычным клапаном перед топливопроводом высокого давления, идущим к форсунке.

Рис. Штуцер ТНВД с нагнетательным клапаном:
а – с клапаном объемного течения и ограничением обратного течения; b – с клапаном постоянного течения; 1 – корпус нагнетательного клапана; 2 – обратный клапан; 3 – промежуточный объем; 4 – разгрузочный поясок; 5 – сферический клапан; 6 – втулка клапана; 7 – нагнетательный клапан; 8 – жиклер; 9 – обратный клапан

Клапан состоит из головки с запорной конической фаской, разгрузочного пояска 4 и хвос­товика с прорезями для прохода топлива. Сверху на клапан установлена пружина 3, которая прижимает его к седлу. При подаче топлива разгрузочный поясок вместе с конусом клапана приподнимается над направляющей втулкой и топливо под давлением поступает к форсунке. При закрытии основного клапана клапан обратного течения перекрывает доступ обратных волн топлива.

Клапана постоянного течения применяются на ТНВД с давлением впрыска более 800 кг/см2, для уменьшения кавитации. При подаче топлива через нагнетательный клапан в конце хода нагнетания шариковый обратный клапан под действием обратных волн давления топлива открывается и система топливоподачи действует как нагнетательный клапан с перепускным дросселем. При уменьшении давления клапан закрывается, при этом в магистрали сохраняется постоянное давление.

Перемещение плунжера во втулке с момента закрытия впускного отверстия до момента открытия вы­пускного отверстия  называется активным  ходом  плунжера, который в основном и определяет количество подаваемого топлива за цикл работы топливной секции.

Изменение количества топлива, подаваемого секцией за один цикл, происходит в результате поворота плунжера зубчатой рейкой 5. При различных углах поворота плунжера благодаря винтовой кромке смещаются моменты открытия выпускного отверстия. При этом, чем позднее открывается выпускное отверстие, тем большее количество топлива может быть подано к форсункам.

Рис. Схема изменения подачи топлива:
1 – гильза; 2 –  впускное отверстие; 3 – плунжер; 4 – винтовая кромка; 5 –рейка

На рисунке показаны следующие положения винтовой кромки плунжера за цикл работы топливной секции:

• положение а – нулевая подача топлива. Плунжер 3 повернут так, что его продольный паз расположен против выпускного отверстия, в результате чего при перемещении плунжера вверх топливо вытесняется в сливной канал, подача топлива прекращается и двигатель останавливается
• положение  б – промежуточная подача, так как при повороте плунжера 3 по часовой стрелке объем вытесненного топлива уменьшается так как выпускное отверстие открывается раньше
• положение в – максимальная подача топлива и наибольший активный ход плунжера 3. В этом случае расстояние от винтовой кромки 4 плунжера до выпускного отверстия будет наибольшим

ТНВД дизельного и бензинового двигателя: Устройство и принцип работы

Для качественной работы дизельной силовой установки используется топливный насос высокого давления. ТНВД дизельного двигателя подает солярку в рабочий цилиндр в необходимый промежуток времени. В зависимости от частоты вращения коленчатого вала топливный насос высокого давления увеличивает или уменьшает дозу солярки подаваемой к распылителю.

Как работает ТНВД дизельного двигателя

Крутящий момент передается к устройству от коленчатого вала силовой установки. При работе  поршень плунжерного типа нагнетает давление дизельного топлива. Дозирующая система определяет объём солярки подаваемой к распылителю. Топливо от насоса высокого давления подаётся к распылителям по металлическим трубопроводам.

В зависимости от вида насоса управление подачей топлива в рабочие цилиндры осуществляется механическим способом или при помощи электроники.

Механическое управление

При механическом управлении  шток дозирующей системы механически связан с органом управления, установленным в кабине оператора. Нажатием на педаль регулируется количество солярки, подаваемой в рабочий цилиндр.

ТНВД оборудованы специализированным клапаном перекрывающим подачу топлива. Он используется для того чтобы заглушить двигатель внутреннего сгорания. Управление клапаном механическое, при помощи троса или рычага.

Электронное управление

Электронный блок управления определяет дозу подаваемой солярки исходя из различных данных. На процессор ЭБУ поступают сведения с датчиков о:

• Степени нагрева двигателя внутреннего сгорания;
• Температуре и давлении надувочного воздуха;
• Расположении органа управления;
• Крутящем моменте.

Исходя из этих данных, электронному блоку управления, удается точно рассчитать количество солярки необходимое для нормальной работы двигателя внутреннего сгорания при различных нагрузках.

ВАЖНО: Использование насосов с электронным управлением позволяет более точно дозировать дизельное топливо. Это способствует увеличению мощности силовой установки и снижению вредных выбросов в атмосферу.

Виды ТНВД дизельного двигателя

В зависимости от устройства топливные насосы дизельного двигателя делятся на несколько видов:

1. Изделия с непосредственным впрыском;
2. Аккумуляторные устройства.

Непосредственного типа

Насосы с прямой подачей имеют механический привод и управление. Нагнетание высокого давления осуществляется поршнем плунжерного типа. Нагнетаемое давление подается сразу на распылитель необходимого цилиндра. Для каждого рабочего цилиндра в насосе предусмотрена отдельная камера.

Аккумуляторного типа

Принцип действия устройства аккумуляторного типа отличается. Нагнетание горючего осуществляется в камеру аккумулятора. Из камеры солярка под давлением подаётся к необходимому распылителю. Аккумуляторные устройства позволяют добиться высокой мощности двигателя внутреннего сгорания.

В зависимости от устройства насосы делятся на рядные, распределительные и магистральные.

Рядной конструкции

В рядных насосах для каждого рабочего цилиндра отведена отдельная секция. Секции расположены в один ряд. Каждая секция имеет один нагнетательный элемент. Подача горючего осуществляется по специализированным каналам. Каждая секция соединена с форсункой при помощи металлической трубки. Привод поршней осуществляется от распределительного вала с кулачками, смещенными по отношению к оси. Крутящий момент на устройство передаётся от коленчатого вала двигателя.

СПРАВКА: Рядное устройство отличается высокой надежностью и неприхотливостью к качеству дизельного топлива. В связи с тем, что для каждого рабочего цилиндра отведена отдельная секция нагрузка на поршни невысокая. Это увеличивает срок службы узла.

Устройство рядного ТНВД дизельного двигателя заключается в следующем. Вал со смещенными частями вращается, попеременно воздействуя на штоки поршней. При нажатии на шток поршень перемещается, вверх сжимая горючее, находящееся в камере. По достижении необходимого давления открывается выпускной механизм. Он сообщен с трубопроводом, ведущим к определённому распылителю. Солярка под высоким давлением поступает к распылителю.

В обратном направлении толкатель движется под действием силовой пружины. При этом в камере образуется вакуум, открывающий впускной механизм. При открытии впускного механизма топливо попадает в камеру. Подачу топлива из бака осуществляет подкачивающая помпа. Подкачивающий насос дизельного двигателя установлен в корпусе ТНВД и имеет привод от распределительного вала.

ВНИМАНИЕ: Смазка вращающихся деталей узла осуществляется маслом из системы смазки силового агрегата. Нагнетание давления масла осуществляется насосом шестеренчатого типа. Такая конструкция позволяет увеличить ресурс работы узла.

Распределяющей конструкции

Распределительные насосы имеют один или два нагнетающих элемента. Распределение горючего между распылителями силового агрегата осуществляется специализированной головкой. Один нагнетающий элемент отвечает за подачу горючего одновременно на несколько распылителей.

Вращение вала со смещенными частями осуществляется синхронно с вращением коленчатого вала силовой установки. При вращении смещенная часть оказывает воздействие на шток. Толкатель перемещает поршень, создавая высокое давление в камере. После сжатия открывается выпускной механизм, пропуская солярку к распределительной головке.

Головка используется для распределения подачи солярки к необходимому распылителю. После нагнетания давления  поршень возвращается в обратном направлении под действием пружины. При движении поршня в обратном направлении открывается впускной механизм и  горючее попадает в камеру. После этого цикл работы поршня повторяется.

Насосы распределительного типа имеют небольшие габариты. Недостатком устройств такого типа является небольшой срок службы. Это объясняется высокой нагрузкой на нагнетающие части.

Магистральной конструкции

Устройство магистрального насоса отличается тем, что топливо не нагнетается непосредственно в трубопровод распылителя. Перед попаданием в трубопровод солярка под высоким давлением накачивается в аккумулятор.

Привод поршней в насосе магистрального типа осуществляется валом со смещенными частями. При смещении кулачка вниз поршень под действием пружины опускается, создавая вакуум в камере. Под действием вакуума открывается впускной механизм, и камера заполняется горючим, поступающим от подкачивающей помпы.

При движении элемента нагнетания в обратном направлении впускной механизм закрывается и в камере создается высокое давление. Под действием давления открывается выпускной механизм, через который солярка поступает в аккумулятор. Определение необходимой дозы горючего для нормальной работы двигателя внутреннего сгорания осуществляется электронным блоком управления.

Из аккумулятора горючее под высоким давлением поступает к распылителям силовой установки. Такая конструкция позволяет увеличить давление. Это повышает показатели мощности силовой установки при любой частоте вращения коленчатого вала.

Возможные неисправности и методы их устранения

Некорректная работа ТНВД дизельного двигателя может выражаться в следующих признаках:

• Отклонение  показателя расходования горючего от нормы;
• Появление отработавших газов черного цвета;
• Повышенный уровень шума при работе силовой установки;
• Потеря мощности;
• Плохой запуск силовой установки.

Основной причиной возникновения неисправностей является плохое качество солярки. В рабочей смеси плохого качества присутствуют мелкие абразивные частицы. Они негативно влияют на нагнетательные элементы и распылители двигателя внутреннего сгорания.

Некорректная работа ТНВД может быть вызвана неправильной регулировкой узла. Для выявления неисправностей потребуется провести диагностику. Самостоятельно диагностировать неисправности невозможно. Для этого необходимо специализированное оборудование и технические знания. После правильной настройки ТНВД двигатель будет отвечать всем необходимым требованиям.

Для устранения неисправностей необходимо заменить изношенные части. Замену комплектующих осуществляют  квалифицированные специалисты. Устройство устанавливают на предусмотренный для этого стенд. После чего осуществляют диагностику и выполняют все необходимые регулировки.

Неполадки могут возникнуть в результате сбоя в электронной системе управления. Для устранения потребуется прошить электронный блок управления. При прошивке программируется процессор электронного блока управления. Для этого используется специализированное программное обеспечение.

ВАЖНО: Прошивку электронного блока управления следует доверить высококвалифицированным специалистом. Неправильно проведенная процедура может привести к выходу устройства из строя и необходимости его полной замены.

ТНВД бензинового двигателя

Некоторые автовладельцы задаются вопросом, зачем ТНВД на бензиновом двигателе? Устройства создающее высокое давление используются не только на дизельных силовых агрегатах. Бензиновые моторы с прямым впрыском топлива оборудованы ТНВД.

При распределенном впрыске топлива бензин поступает во впускной коллектор. При непосредственном впрыске бензин под давлением поступает в камеру сгорания. Форсунки для подачи бензина установлены в головке блока цилиндров.

В отличие от дизельного силового агрегата бензиновые моторы оснащаются топливным насосом, нагнетающим более низкое давление. Это снижает нагрузку на нагнетающие элементы и увеличивает срок службы узла без дополнительного ремонта.

Устройство ТНВД бензинового двигателя позволяет подавать рабочую смесь в необходимый цилиндр. Такая конструкция снижает расход бензина и повышает показатели мощности силового агрегата. Недостатком конструкции является требовательность к качеству бензина.

Устройство оборудовано клапаном с электронным управлением. Он необходим для  принудительного перекрывания подачи топлива. Управление дозирующей системой и электроклапаном перекрывания подачи топлива осуществляется электроникой.

ТНВД бензинового двигателя – распределительного типа. Бензин под давлением подается к распределительной головке. Она используется для подачи бензина в определенный рабочий цилиндр. Такая конструкция позволяет использовать один  нагнетательный элемент для снабжения горючим всех рабочих цилиндров.

Неисправности и методы их устранения

Основные поломки возникают из-за плохого качества бензина. Твердые частицы, находящиеся в топливе негативно влияют на движущиеся элементы узла. Износ деталей приводит к некорректной работе устройства.

Признаками нарушения работы являются:

• Расход бензина, превышающий норму;
• Снижение показателей мощности силового агрегата;
• Затруднительный запуск мотора.

Для устранения неисправности необходимо заменить изношенные комплектующие. После замены потребуется регулировка на специализированном оборудовании.

Самостоятельно  отремонтировать и отрегулировать работу узла невозможно.

Для устранения неисправностей необходимо обратиться на станцию технического обслуживания, на которой имеется всё необходимое оборудование. Квалифицированные специалисты осуществят замену изношенных комплектующих и отрегулируют устройство.

Из вышеперечисленного следует, что насос высокого давления используется на силовых агрегатах различной конструкции. Он необходим для подачи бензина или солярки под давлением в цилиндры. Управление устройством осуществляется рычагом, установленным в кабине оператора. Ремонт и настройка узла требует навыков и применения специализированного оборудования.

что это? Устройство и принцип работы топливного насоса высокого давления

Топливный насос высокого давления в системе питания дизельного двигателя является самым дорогим и сложным устройством. Рудольф Дизель, создавая свой первый двигатель, определил тот аспект, что топливо будет качественно самовоспламеняться в цилиндре, если оно поступает под высоким давлением. Первый компактный и надёжный ТНВД в начале двадцатых годов прошлого столетия изобрёл Роберт Бош.

В 1927 году концерн Bosch произвёл первый серийный топливный насос высокого давления для грузового автомобиля. Для легковых автомобилей они наладили выпуск топливных насосов высокого давления в 1936 году. В соответствии с порядком работы цилиндров топливный насос высокого давления распределяет топливо по форсункам под высоким давлением.

Топливопроводы высокого давления соединяют ТНВД с форсунками. В нижней части форсунок расположены распылители, ими они входят в камеры сгорания. Топливо поступает в камеру сгорания в мелкодисперсном виде и воспламеняется из-за того, что в распылителях на выходе имеются очень мелкие отверстия. Угол опережения впрыска определяет момент времени впрыска. Топливный насос высокого давления и форсунки относятся к устройствам прецизионной точности. В процессе работы к ним поступает дизельное топливо, которое смазывает их штифты и плунжеры.

На заре производства топливных насосов высокого давления они были похожи на однорядные двигатели. Коленчатый вал двигателя был в зацеплении с кулачковым валом, у которого число выступов было равно числу цилиндров, и воздействовал непосредственно на плунжерные пары.

Топливные насосы высокого давления роторного типа применяют на дизельных легковых автомобилях с начала шестидесятого года прошлого века. Представляет собой устройство с вращающимся кулачковым валом, у которого один выступ, воздействующий на радиально расположенные плунжерные пары, число которых равно числу цилиндров. Их ещё называют распределительными. Они значительно дешевле по себестоимости и очень компактны.

Встроенные в насос электронные и механические устройства поворачивают вперёд и назад кулачковый вал, тем самым регулируют момент впрыска. Также, при помощи отсечных клапанов, понижающих давление, они регулируют подачу топлива. Для удержания нужного расхода топлива и токсичности выхлопных газов, начало впрыскивания должно быть выставлено в пределах плюс минус один градус поворота коленчатого вала.

Многоплунжерный топливный насос высокого давления

Цилиндр (втулка) и поршень (плунжер) малого размера – есть плунжерная пара. Их изготавливают с высокой точностью из высококачественной легированной стали. Для обеспечения минимального зазора в сопряжении при изготовлении их притирают друг к другу. Через выпускное отверстие топливо отводится, а через впускное поступает. Каждая плунжерная пара нагнетает топливо в свой цилиндр, а количество плунжерных пар соответствует числу цилиндров.

Плунжерные пары стоят внутри корпуса топливного насоса высокого давления. Отсечная кромка (спиральная канавка) имеется на боковой поверхности каждого плунжера. Коленчатый вал двигателя приводит в действие кулачковый вал топливного насоса высокого давления, который установлен на подшипниках качения в нижней части корпуса. К кулачкам через пружины прижимаются плунжеры. Кулачки перемещают плунжеры внутри втулок при вращении кулачкового вала. Когда плунжер движется вверх, он закрывает выпускное отверстие, после – впускное.

Многодырчатая форсунка состоит из корпуса распылителя, иглы, гайки, проставки, штанги, установочных штифтов, уплотнительного кольца, корпуса, фильтра, штуцера, регулировочной прокладки, уплотняющей втулки, пружины и упорной прокладки.

Сверху гильзы находится нагнетательный клапан, который под давлением топлива открывается и к соответствующим форсункам через топливопроводы высокого давления поступает топливо. В корпусе имеется игла, которую поджимает пружина. Игла способна перекрывать доступ топлива к распыляющим отверстиям. Давление топлива поднимает иглу. Пружина сжимается, и топливо впрыскивается в камеру сгорания. Когда канавка отсечной кромки совпадает с отверстием выпуска, тогда прекращается процесс впрыскивания. Давление топлива резко падает, игла закрывает распылитель. Подтекание топлива не наблюдается.

Если внутри повернуть плунжер, то изменив наклон отсечной кромки, Вы измените момент конца подачи топлива. Соответственно изменится и количество топлива. На каждом плунжере есть шестерня в зацеплении с зубчатой рейкой. Рейка механически соединена с педалью акселератора. Нажимая на педаль, Вы перемещаете рейку, которая вращает все плунжеры и меняет количество топлива. Если Вы прекратите подачу топлива, дизель будет заглушен и у всех плунжеров отсечная кромка соединится с выпускным отверстием.

Момент начала подачи топлива меняется при изменении количества оборотов коленчатого вала. Этому способствует центробежная муфта опережения впрыскивания топлива, установленная на кулачковом вале топливного насоса высокого давления. У ней внутри грузики, которые расходятся под действием центробежных сил при увеличении вращения коленчатого вала двигателя. По фазе, относительно привода они проворачивают кулачковый вал. Уменьшение количества оборотов коленчатого вала ведёт к позднему началу впрыскивания, а увеличение, соответственно, к более раннему.

Распределительный топливный насос высокого давления с компенсатором давления во впускном трубопроводе и аксиальным движением плунжера (LDA).

Одноплунжерные топливные насосы высокого давления имеют одну плунжерную пару, а специальный вращающийся распределитель подаёт топливо к форсункам разных цилиндров. Эти насосы, тоже являются распределительными. Они очень лёгкие и компактные, вот только долговечность их мала из-за большей частоты ходов плунжера.

Видео — принцип устройства и работы ТНВД

виды топливных насосов высокого давления, и принцип работы топливного насоса

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.

 

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.

Устройство и принцип действия ТНВД механического типа

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 

Конструкция и принцип действия

Рядные ТНВД серии РЕ имеют собственный кулачковый вал 14, который установлен в алюминиевом корпусе. Он
соединяется с двигателем либо непосредственно, либо через соединительный узел и муфту опережения впрыскивания.
Количество кулачков на кулачковом валу TНВД соответствует числу цилиндров двигателя. Над каждым кулачком находится роликовый толкатель 13 с тарелкой 12 пружины 11. Тарелка передает усилие от толкателя на плунжер 8, а пружина возвращает его в исходное положение. Гильза 4 плунжера является направляющей, в которой плунжер совершает возвратно-поступательное движение. Сочетание втулки и плунжера образует насосный элемент, или плунжерную пару.

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

Конструкция плунжерной пары

Плунжерная пара состоит из плунжера 9 и гильзы 8. Гильза имеет один или два подводящих канала (при двух каналах один из них выполняет функции подводящего и перепускного), которые соединяют полость всасывания с камерой высокого давления плунжерной пары. Над плунжерной парой находится штуцер 5 с посадочным конусом 7 нагнетательного клапана. Двигающаяся в корпусе TНВД рейка 10 вращает зубчатый сектор 2, управляя тем самым регулирующей втулкой 3 плунжера. Перемещение самой рейки определяется регулятором частоты вращения коленчатого вала. Это позволяет точно дозировать величину цикловой подачи. Полный ход плунжера неизменен. Активный ход и связанная с ним величина цикловой подачи могут изменяться поворотом плунжера, который совершается при помощи регулирующей втулки.

1. Полость всасывания
2. Зубчатый сектор
3. Регулирующая втулка плунжера
4. Боковая крышка
5. Штуцер нагнетательного клапана
6. Корпус нагнета тельного клапана
7. Конус нагнетательного клапана
8. Гильза плунжера
9. Плунжер
10. Рейка ТНВД
11. Поводок плунжера
12. Возвратная пружина плунжера
13. Нижняя тарелка возвратной пружины
14. Регулировочный винт
15. Роликовый толкатель
16. Кулачковый вал ТНВД

 

Плунжер имеет наряду с продольной канавкой 2 еще и спиральную канавку 7. Получаемая таким образом косая кромка на поверхности плунжера называется регулирующей кромкой 6. Если величина давления впрыскивания не превышает 600 бар, то достаточно одной регулирующей кромки, для больших значений давления впрыскивания необходим плунжер с двумя регулирующими кромками, отфрезерованными с противоположных сторон плунжера. Их наличие снижает износ плунжерной пары, поскольку плунжер с одной регулирующей кромкой под давлением прижимается к одной стороне гильзы, увеличивая ее выработку.В гильзе плунжера размещены одно или два отверстия для подвода и обратного слива топлива.
Плунжер притерт к гильзе так плотно, что пара герметична без дополнительных уплотнений даже при очень высоких давлениях и низких частотах вращения коленчатого вала. Из-за этого замене могут подвергаться только комплектные плунжерные пары.
Величина возможной подачи топлива зависит от рабочего объема пары. Максимальное значение давления впрыскивания у форсунки может составлять, в зависимости от конструкции, 400… 1350 бар. Угловой сдвиг кулачков на кулачковом валу гарантирует точное совмещение впрыскивания с фазовым сдвигом процессов по цилиндрам двигателя в соответствии с порядком его работы.

а — гильза с одним подводящим каналом
b — гильза с двумя подводящими каналами

1. Подводящий канал
2. Продольная канавка
3. Гильза плунжера
4. Плунжер
5. Перепускном канал
6. Регулирующая кромка
7. Спиральная канавка
8. Кольцевая канавка для смазки

ПЛУНЖЕРНАЯ ПАРА С ПРИВОДОМ

а — НМТ плунжера
б — ВМТ плунжера

1. Кулачок
2. Ролик
3. Роликовый толкатель
4. Нижняя тарелка возвратной пружины
5. Возвратная пружина плунжера
6. Верхняя тарелка возвратной пружины
7. Регулирующая втулка плунжера
8. Плунжер
9. гильза плунжера 

Принцип действия плунжерной пары

(последовательность фаз)
Вращение кулачкового вала ТНВД преобразуется непосредственно в возвратно-поступательное движение роликового толкателя, приводящего в действие плунжер Движение плунжера в направлении к его ВМТ называется ходом нагнетания.
Возвратная пружина возвращает плунжер к его НМТ. Пружина рассчитана так, что даже при максимальных частотах
вращения кулачкового вала ТНВД ролик не отходит от кулачка; отскок и вместе с ним удар ролика по кулачку при длительной эксплуатации привели бы к разрушению поверхностей кулачка или ролика. Плунжерная пара работает по принципу перетока топлива с управлением регулирующей кромкой 5. Этот принцип используется в рядных ТНВД серии РЕ и индивидуальных ТНВД серии PF. В НМТ плунжера подводящий канал 2 гильзы 3 и канал 6 слива топлива открыты. Благодаря им топливо может перетекать под давлением подкачки из полости впуска в камеру 1 высокого давления. При движении вверх плунжер закрывает отверстие подводящего канала своим верхним торцом. Этот ход плунжера называется предварительным. При дальнейшем движении плунжера вверх давление
растет, что приводит к открытию нагнетательного клапана над плунжерной парой. При применении нагнетательного клапана постоянного объема плунжер дополнительно совершает втягивающий ход. После открытия нагнетательного клапана топливо во время активного хода через магистраль высокого давления направляется к форсунке, которая впрыскивает точно дозируемое количество топлива в камеру сгорания двигателя. Когда регулирующая кромка плунжера открывает перепускной канал, активный ход плунжера завершается. С этого момента топливо в форсунку не нагнетается, поскольку во время остаточного хода оно через продольную и спиральную канавки из камеры высокого давления направляется в перепускной канал. Давление в плунжерной паре при этом падает. По достижении ВМТ плунжер меняет направление своего движения на противоположное. Топливо при этом через спиральную и продольную канавки поступает обратно из перепускного канала в камеру высокого давления. Это происходит до тех пор, пока регулирующая
кромка вновь не перекроет перепускной канал. При продолжении обратного хода плунжера над ним возникает область низкого давления. С освобождением подводящего канала верхним торцом плунжера топливо вновь поступает в камеру высокого давления. Цикл начинается снова.

Последовательность работы плунжерной пары

1. Камера высокого давления
2. Подводящий канал
3. Гильза плунжера
4. Плунжер
5. Регулирующая кромка
6. Перепускной капал А полный ход плунжера

Регулирование цикловой подачи

Величину цикловой подачи топлива можно регулировать изменением активного хода кромки. Для этого рейка 5 через регулирующую втулку плунжера поворачивает сам плунжер 3 таким образом, что регулирующая кромка 4 может изменять момент конца нагнетания и
вместе с тем величину цикловой подачи (регулирование по концу впрыскивания). В крайнем положении, соответствующем нулевой подаче (а), продольная канавка находится непосредственно перед перепускным каналом. Вследствие этого давление в камере высокого давления плунжерной пары во время всего хода плунжера равняется давлению в полости всасывания и нагнетания топлива не происходит. В это положение плунжер приводится, если двигатель должен быть остановлен. При средней подаче (Ь) плунжер устанавливается в промежуточное положение (по регулирующей кромке). Полная подача (с) становится возможной только при установке максимального активного хода плунжера. Передача движения от рейки на плунжер может производиться либо через
зубчатую рейку на зубчатый сектор , закрепленный на регулирующей втулке плунжера либо через рейку с направляющими шлицами на штифт или сферическую головку на регулирующей втулке плунжера .

а — нулевая подача
b — средняя подача 
с — полная подача

1. Гильза плунжера
2. Подводящий канал
3. Плунжер
4. Регулирующая кромка плунжера
5. Рейка ТНВД

устройство, схема, принцип работы, характеристики

Основным узлом топливной системы дизельного двигателя является топливный насос высокого давления — ТНВД . Функцией узла является создание рабочего давления в системе, дозированная подача топлива к распылителям синхронно циклам работы двигателя в начале такта сжатия в каждый отдельный цилиндр с учётом режимов работы силового агрегата. Техническое состояние и регулировка узла  прямо влияет на работу дизеля и создаваемую им мощность.

ТНВД трактора МТЗ 80

Трактора мтз 80(82) оснащаются ,в зависимости от года выпуска, топливными насосами в ранних комплектациях УТН 5  и более поздних 4 УТНИ,4 УТНМ производства Ногинского завода топливной аппаратуры. По классификации данные узлы являются механическими со всережимным регулятором и корректором, имеют одинаковый принцип работы и конструкцию. Топливный насос трактора МТЗ 80 (82) установлен с левой стороны машины в передней части моторного отсека. Механический привод узла осуществляется через газораспределительную шестерню от коленчатого вала двигателя.

Марки ТНВД для тракторов МТЗ

Марка двигателя ММЗ	Марка ТНВД старой комплектации	Марка ТНВД новой комплектации
Д-240	4 УТНМ-1111005	4 УТНИ-1111005-20
Д-243	4 УТНМ-1111005-110	4 УТНИ-1111005-20
Д-241	4 УТНМ-1111005-10	4 УТНИ-1111005
Д-242	4 УТНМ-1111005-20	4 УТНИ-1111005-10
Д-244	4 УТНМ-1111005-100-01	4 УТНИ-1111005-30
Д-245	4 УТНМ-Т-1111005	4 УТНИ-Т-1111005
Д-245.3, Д-245.2	4 УТНМ-Т-1111005-30	4 УТНИ-Т-1111005-30
Д-245.4, Д-245.5	4 УТНМ-Т-1111005-20	4 УТНИ-Т-1111005-20
Д-245Л-83, Д-245.1	4 УТНМ-Т-1111005-40	4 УТНИ-Т-1111005

Принцип работы топливного насоса МТЗ

Нагнетание топлива и создание рабочего давления осуществляется возвратно-поступательной работой плунжерных пар. В состав пары входит цилиндрическая втулка 4 и плунжер 3, выполняющий функцию поршня. Движение плунжерам передаётся вращением кулачкового вала 1 узла через толкатели 2. Всасывание топлива осуществляется из питающего канала в корпусе узла в надплунжерную полость через окно В во втулке при движении плунжера вниз. При набегании кулачка вала на толкатель , плунжер движением вверх и созданным импульсом давления, открывает нагнетательный клапан Е и пропускает дозированную порцию топлива непосредственно к распылителю.

схема работы плунжерной пары

Детали пары не имеют дополнительных компрессионных уплотнителей и давление создают за счёт высокоточной индивидуальной подгонки с точностью до микрона ( 1 микрометр= 1 метр* 10̄̄̄̄ ̄⁶). В технической терминологии такие пары называются прецизионными и при эксплуатации пары деталей разукомплектовывать запрещено.

В технических учебных заведениях преподаватели для демонстрации подтверждения высокоточной подгонки прецизионной пары показывают небольшой опыт, основанный на принципе действия коэффициента теплового расширения материалов:

• Поршень – плунжер оставляют в руке, передавая детали температуру тела, а цилиндр-втулку плунжерной пары выносят на улицу с температурой ниже 0˚С .
• Затем по истечении 10 мнут части пары получают разницу температуры 36 — 40˚С, при этом втулка в границах коэффициента расширения под действием холода уменьшает свои линейные размеры, а плунжер от тепла руки увеличивает.
• В момент достижения потенциала разности температур преподаватель показывает невозможность вхождения плунжера в цилиндр втулки, тем самым доказывая высокую точность подгонки деталей.

Устройство ТНВД трактора МТЗ 80(82)

УТН 5 и 4 УТНИ представляют собой узел с рядным расположением четырёх секций плунжерных пар с присоединённым регулятором и подкачивающей помпой для преодоления сопротивления прохода топлива через фильтры при заполнении системы. Механизм насоса помещён в алюминиевом корпусе, к передней части которого присоединена чугунная плита для монтажа узла к двигателю. Задний фланец насоса соединяется с регулятором. Кулачковый вал вращается на двух подшипниках. Деталь имеет четыре кулачка для привода плунжеров и один эксцентрик для подкачивающего насоса системы.

Устройство ТНВД УТН 5

В задней части насоса размещён перепускной клапан, который пропускает лишне топливо, подаваемое подкачивающим насосом в его всасывающую полость. Таким образом, давление в головке топливного насоса поддерживается в пределах  0,07- 0,12 мПа обеспечивая бесперебойную подачу к плунжерным парам. В четырёх вертикальных сверлениях корпуса, расположенных в ряд, установлены толкатели с секциями плунжерных пар, каждая из которых работает как отдельный насос.

Секции оборудованы поворотным механизмом плунжера для осуществления изменения количества подачи топлива в автоматическом режиме при взаимодействии с регулятором. Для осуществления поворота каждая пара оснащена поворотной гильзой 14 с зубчатым венцом 6, который зацепляется с рейкой, связанной с регулятором насоса. На гильзу одета возвратная пружина 8 с упорными тарелками 7 и 12 нижняя часть, которой упирается в болт 11 толкателя 10, а верхняя в корпус насоса.

Корпус насоса оборудован боковым люком для регулировки подачи топлива отдельной секцией и контрольным отверстием с резьбовой пробкой для проверки уровня моторного масла в узле. В крышке регулятора установлен сапун с фильтрующим воздух элементом для сообщения внутренней полости насоса с атмосферой. В нижней части регулятора размещена сливная пробка.

Плунжерная пара

В состав каждой секции входит цилиндрический плунжер 13 со втулкой 5, выполняющей функцию цилиндра. Пара выполнена с высоколегированной термически закалённой стали, обеспечивающей повышенную прочность и плотность прилегания рабочих поверхностей. Верхняя часть втулки имеет утолщённое тело для устойчивости к высоким нагрузкам действующего созданного давления и имеет выступ для посадки в корпус. Втулка оборудована двумя окнами 18 и 19, через одно всасывается топливо в надплунжерную полость, а другое выполняет перепускную функцию для отсекания порции топлива. Оба окна соединены с продольными каналами в корпусе насоса. Для противодействия проворачиванию деталь фиксируется штифтом. Верхний торец втулки оборудован полированным седлом, к которому прижат отдельный нагнетательный клапан К секции.

Детали секции ТНВД

Каждый плунжер имеет две спиральные симметрично расположенные проточки. Одна предназначена для регулировки количества, подаваемого плунжером топлива путём поворота детали без изменения хода. При совпадении кромок перепускного окна втулки и проточки плунжера давление в надплунжерной полости  резко падает и подача топлива через нагнетательный клапан к форсунке прекращается. Вторая проточка предназначена для обеспечения выравнивания  удельного давления топлива, действующего на боковую поверхность плунжера при рабочем ходе детали. Таким образом,  устраняется одностороннее действие сил во время впрыска, что значительно увеличивает рабочий ресурс прецизионной пары. В нижней части плунжера находится кольцевая проточка, в которую собирается просочившееся топливо из нагнетательной полости. Собранное  топливо в проточке обеспечивает смазку пары. Основание плунжера оборудовано двумя выступами для управления его поворотом и упорной головкой для тарелки возвратной пружины.

Нагнетательный клапан

Клапан служит для разделения нагнетательной полости пары и трубки высокого давления идущей к форсунке, а также для резкого снижения давления в топливопроводе в конце подачи горючего плунжером. Это обеспечивает резкое прекращение подачи топлива  без подтекания форсунки в конце впрыска. Детали клапана изготовлены из высокопрочной легированной стали индивидуально подобраны и тщательно притёрты. Разукомплектование деталей клапана при замене или ремонте, так как и плунжерной пары не допускается. Пружина, установленная сверху, прижимает пояски клапана к седлу и старается держать его в закрытом состоянии. Выше основного пояска, отделяющего надплунжерное пространство от трубопровода проточена разгрузочная канавка, которая при закрытии клапана забирает на себя часть топлива, находящегося в трубопроводе. Таким образом, снижается давление в трубке, что обеспечивает резкое прекращение впрыска.

Устройство нагнетательного клапана ТНВД

Подкачивающая помпа топливного насоса

В отдельном чугунном корпусе помпы размещён поршень, приводимый в движение толкателем из прочной легированной стали. Толкатель прижимается пружиной к приводящему его в движение эксцентрику кулачкового вала насоса. Стержень 13 толкателя двигается во втулке, ввёрнутой в корпус. Детали являются прецизионной парой и выполняет функцию основного рабочего органа подкачивающего устройства. Впускной и нагнетательный клапаны изготовлены из капрона. Направляющей впускного клапана является корпус 8 ручного подкачивающего устройства, а нагнетательного корпус 19. Клапаны прижаты пружинами к стальным втулкам, запрессованным в корпус устройства.

устройство подкачивающей помпы ТНВД

Всережимный регулятор топлива насоса

Автоматическое изменение количества подаваемого насосом регулируется устройством в зависимости от действующей нагрузки на двигатель. Принцип работы регулятора заключается во взаимодействии грузов размещённых на конце кулачкового вала насоса через муфту на систему тяг, связанных с поворотной зубчатой рейкой, управляющей поворотом плунжеров.

Механизм регулятора УТН 5

Ступица с четырьмя грузами 6 и муфта регулятора 5 с упорным подшипником 26 установлена на хвостовике кулачкового вала. На оси в нижней части корпуса регулятора установлены шарнирно соединённые основная 23 и промежуточная 22 тяги. Верхний конец промежуточной тяги связан с рейкой 11 ТНВД  через тягу 14. Промежуточная тяга оборудована автоматическим корректором топливоподачи 20, который состоит из корпуса и размещённым в нём подпружиненного штока 17. Пружина 10 корректора-обогатителя связывает промежуточную тягу 22 и рычаг 9. Пружина 10 создаёт усилие, поворачивая тягу 9 для обогащения в пусковом режиме. Верхний край основной тяги 23 соединён пружиной 15 с рычагом 9 через серьгу 13, который жёстко соединён с осью рычага управления 29.

Задняя стенка оборудована ввёрнутым регулировочным болтом  19«наминала», который ограничивает амплитуду перемещения основной тяги 23 в сторону увеличения подачи топлива. Таким образом, ограничивается часовая производительность насоса. Болтом 18 регулируют остановку подачи топлива. В опорный прилив корпуса регулятора ввёрнут специальный болт 32, который ограничивает угловой поворот рычага управления 29, а следовательно, и частоту вращения двигателя. 

Работа регулятора ТНВД

Параметры режимов работы регулятора устанавливаются путем регулировки механизма устройства и должны соответствовать эксплуатационным показателям силового агрегата согласно данным завода производителя.

Режим пуска

Рычаг управления 29 устанавливают в сторону максимальной скорости вращения до упора в болт 32. Рычаг 9 растягивает одновременно две пружины 10 обогатителя и 15 регулятора. Пружина 15 прижимает  основную тягу 23 к головке регулировочного болта «наминала» 19, а пружина 10 обогатителя подаёт промежуточную тягу 22 с тягой 14 в сторону передвижения рейки для увеличения подачи топлива. (рис I) С увеличением частоты вращения после запуска двигателя, грузы на конце вала под действием центробежных сил расходятся и преодолевая усилие основной пружины 15  и обогатителя 10, передвигают муфту 5 назад. При этом тяга 22 перемещается, действуя на рейку насоса через тягу 14 в сторону уменьшения подачи топлива до установки оборотов холостого хода. (рис. II)

Схема работы режимов работы регулятора ТНВД

Рабочий режим

В случае достижения максимальной частоты вращения двигателем центробежная сила грузов регулятора уравновешивается пружиной 15 и рейка занимает промежуточное положение. При этом шток корректора 17 находится в утопленном состоянии, пружина обогатителя 10 сжата, тяги 22 и 23 прижаты друг к другу и работают как одно целое.(рис. II)

При увеличении нагрузки на двигатель до номинальной частота вращения уменьшается, вследствие этого центробежная сила на грузах снижается и муфта перестаёт воздействовать на промежуточную тягу 22. Основная тяга  23 при этом упирается в головку болта «наминала» и  под действием пружины 15 перемещают рейку насоса в сторону увеличения подачи топлива.(рис III)

Схема работы режимов работы регулятора ТНВД

С достижением уровня номинальной частоты вращения устанавливается подвижное равновесие механизма регулятора. Усилие пружины 15 уравновешивают центробежные силы грузов, а основная тяга 23 касается головки болта «номинала».

При возникновении кратковременной нагрузки, превышающей номинальную, частота вращения двигателя  и насоса резко снижается. Сила действия грузов на промежуточную тягу 22 падает. В этом случае пружина 7 в корректоре выталкивает шток 7 и упирается в основную тягу 23, в следствие чего, промежуточная тяга 22 вместе с рейкой под действием пружины 15 перемещается в сторону увеличения подачи топлива. Таким образом, крутящий момент двигателя возрастает и преодолевает нагрузку. (рис IV)

Корректировка  подачи топлива при преодолении временных нагрузок в сравнении с подачей при номинальных оборотах  происходит в пределах 15-22% и зависит от степени выхода штока из корпуса корректора, а также от степени натяжения пружины 14.

Режим остановки двигателя

Для остановки рычаг 29 управления переводят до конца в направлении часовой стрелки. При этом рычаг 9 под действием пружины регулятора 15 передвигает основную тягу 23 к задней стенке корпуса регулятора. Упираясь в ограничительный болт 18, тяга 23 увлекает за собой промежуточную тягу 22 и соответственно рейку насоса  назад в сторону выключения подачи топлива.

Технические характеристики ТНВД для  МТЗ 80 82

Показатели	УТН 5	4 УТНИ	4 УТНМ
Диаметр плунжера мм	8,5	9	9
Ход плунжера мм	8	10	8
Номинальная частота вращения вала ТНВД об/мин	1100	1100	1100
Частота вращения, соответствующая холостому ходу дизеля об/мин	1170	1160	1160
Частота вращения начала работы регулятора об/мин	1115	1115-1125	1115-1125
Частота вращения максимального крутящего момента об/мин	850	850	850
Частота вращения прекращения коррекции об/мин	1040-1100	1040-1100	1030-1090
Цикловая подача топлива при 40-50 об/мин. кулачкового вала ммᶾ/цикл	120	140	140
Частота вращения автоматического выключения подачи топлива к форсункам об/мин	950	1210	1250
Неравномерность подачи топлива секциями %  мин. частоте вращения/максимальной частоте	6/30	6/30	6/30
Угол начала подачи топлива секцией по мениску до ВМТ( по профилю кулачка)	57	57	57

Обслуживание ТНВД

В регламентные мероприятия по уходу за узлом входят:

• Проверка уровня масла в корпусе ТНВД производится через каждые 60 часов работы.
• Замена масла осуществляется с периодичностью 240 рабочих часов.
• Через каждые 960 часов производят проверку насоса на специальном стенде.

В процессе диагностики ТНВД проверяют следующие параметры:

• давление, создаваемое отдельной секцией
• производительность отдельной секции
• равномерность подачи топлива секциями
• производительность секций в режиме коррекции
• режимы работы регулятора

При выявлении несоответствия технических параметров, выдаваемых узлом в процессе проверки, производят регулировку или при необходимости ремонт узла с заменой, вышедших из строя деталей. Для осуществления ремонта, а также правильной настройки узла необходима соответствующая материальная база и специалист соответствующей квалификации.

Устройство ТНВД BOSCH (Бош) VE. Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления ⭐ (ТНВД) — основной конструктивный элемент системы впрыска дизельного двигателя, выполняющий две основные функции: дозированную подачу топлива в цилиндры двигателя под давлением и определение правильного момента впрыска. После появления аккумуляторных систем впрыска, задачу определения момента подачи топлива выполняет электронная форсунка.

Принципиальная схема системы топливоподачи дизельного двигателя с одноплунжерным ТНВД

Принципиальная схема системы топливоподачи дизеля с одно­плунжерным распределительным топливным насосом (ТНВД) с торцевым кулачко­вым при­водом плунжера показана на рисунке:

Рис. Принципиальная схема системы топливоподачи дизельного двигателя с одноплунжерным ТНВД: 1 – топливопровод низкого давления; 2 – тяга; 3 – педаль подачи топлива; 4 – ТНВД; 5 – электромагнитный клапан; 6 – топливопровод высокого давления; 7 – топливопровод сливной магистрали; 8 – форсунка; 9 – свеча накаливания; 10 – топливный фильтр; 11 – топливный бак; 12 – топливоподкачивающий насос (применяется при магистралях большой протяженности; 13 – аккумуляторная батарея; 14 – замок «зажигания»; 15 – блок управления временем включения свечей накаливания

Топливо из бака 11 прокачивается по топливо­проводу низкого давления в топливный фильтр тонкой очистки топлива 10, откуда засасывается топливным насосом низкого давления и затем направляется во внутреннюю полость корпуса ТНВД 4, где создается давление порядка 0,2 … 0,7 МПа. Далее топливо поступает в насосную секцию высокого давления и с помощью плунжера — распреде­лителя в соответствии с порядком работы цилиндров подается по топливопроводам высокого давления 6 в форсунки 8, в результате чего осуществляется вспрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля. Избыточное топливо из корпуса ТНВД, форсунки и топливного фильтра (в некоторых конструкциях) сливается по топливо­проводам 7 обратно в топливный бак. Охлаждение и смазка ТНВД осуществляются циркулирующим в системе топливом. Фильтр тонкой очистки топлива имеет важное значение для нормальной и безаварийной работы ТНВД и форсунки. Поскольку плунжер, втулка, нагнетательный клапан и элементы форсунки являются деталями прецизионными, топливный фильтр должен задерживать мельчайшие абразивные частицы размером 3…5 мкм. Важной функцией фильтра является также задержание и выведение в осадок воды, содержащейся в топливе  Попадание влаги во внутреннее пространство насоса может привести к выходу последнего из строя по причине образования коррозии.

Топливный насос подает в цилиндры дизеля строго дози­рован­ное количество топлива под высоким давлением в определенный момент времени в зависимости от нагрузки и скоростного режима, поэтому характеристики двигателей существенно зависят от работы ТНВД.

Схема и общий вид распределительного насоса VE

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

Основные функциональные блоки топливного насоса VE представляют собой:

• роторно-лопастной топливный насос низкого давления с регулирующим перепускным клапаном
• блок высокого давления с распределительной головкой и дозирующей муфтой
• автоматический регулятор частоты вращения с системой рычагов и пружин
• электромагнитный запирающий клапан, отключающий подачу топлива
• автоматическое устройство (автомат) изменения угла опережения впрыскивания топлива

Рис. Схема топливного насоса — Bosch VE: 1 – вал привода насоса; 2 – перепускной клапан регулирования внутреннего давления; 3 – рычаг управления подачей топлива; 4 – грузы регулятора; 5 – жиклер слива топлива; 6 – винт регулировки полной нагрузки  7 – передаточный рычаг регулятора; 8 – электромагнитный клапан остановки двигателя; 9 – плунжер  10 – центральная пробка; 11 – нагнетательный клапан; 12 – дозирующая муфта; 13 – кулачковый диск; 14 – автомат опережения впрыска топлива; 15 – ролик; 16 – муфта; 17 – топливоподкачивающий насос низкого давления

 

Рис. Общий вид распределительного ТНВД VE: а – ТНВД; б – блок высокого давления с распределительной головкой и дозирующей муфтой. Позиции соответствуют позициям на предыдущем рисунке.

Дополнительные устройства распределительного ТНВД VE

Распределительный ТНВД VE может также быть оснащен различными дополнительными устройствами, например, кор­рек­торами топ­ливоподачи или ускорителем холодного пуска, которые позволяют индивидуально адаптировать ТНВД к особенностям данного дизеля.

Вал привода 1 топливного насоса расположен внутри корпуса ТНВД, на валу установлен ротор 17 топливного насоса низкого давления и шестерня привода вала регулятора с грузами 4. За валом 1 неподвижно в корпусе насоса установлено кольцо с ро­ли­ками и штоком привода автомата опережения впрыски­вания топлива 14. Привод вала ТНВД осуществляется от колен­чатого вала дизеля, шесте­ренчатой или ременной передачей. В че­тырехтактных двигателях частота вращения вала ТНВД составляет половину от частоты вращения коленчатого вала, и работа распределительного ТНВД осуществляется таким образом, что поступательное движение плунжера синхронизировано с движением поршней в цилиндрах дизеля, а вращательное обеспечива­ет распределе­ние топлива по цилиндрам. Поступательное движение обеспечивается кулачковой шай­бой, а враща­тельное – валом топливного насоса.

Автоматический регулятор частоты вращения включает в себя центробежные грузы 4, которые через муфту регулятора и систему рычагов воз­действуют на дози­рующую муфту 12, изменяя таким образом величину топливоподачи в зависимости от скоростного и на­грузочного режимов дизеля. Корпус ТНВД закрыт сверху крышкой, в которой установлена ось рычага управления, связанного с педалью акселератора.

Автомат опережения впрыскивания топлива является гидравлическим устройством, работа которого определяется давлением топлива во внутренней по­лости ТНВД, создаваемым топливным насосом низкого давления с регулирующим перепу­скным клапаном 2.

Видео: Работа ТНВД