Что такое плунжер?

Плунжерные пары, как следует из названия механизма, это две небольшие детали, которые входят в устройство тнвд (топливный насос высокого давления). Первая называется плунжер и представлена в виде толстого пальца с углублениями. Вторая – это втулка плунжера и она имеет вид гильзы с толстыми стенками, в которую вставляется первая деталь.

Сам плунжер или поршень выполняет функцию вытеснителя топлива из полости втулки. Данный элемент используется, чтобы создать высокое давление в магистрали системы подачи топлива.

Стоит отметить, что данный механизм используется не исключительно в насосах дизельных двигателей. Например, подобный элемент используется в газораспределительном механизме в качестве гидрокомпенсаторов. Однако принцип работы устройств идентичен – возвратно-поступательные действия перемещают поршень во втулке, а через совпадение разрезов и отверстий в этих двух деталях в полость поступает жидкость и нагнетается в основную магистраль.

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.

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.

Характеристика

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

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

Читайте также:  Как разблокировать двигатель сигнализация старлайн а91

Основные плюсы и минусы

В свое время разработка плунжера и создание топливного насоса высокого давления специалистами компании Бош обеспечили быстрый рост популярности транспорта с дизельными двигателями. Использование конструкции позволило обеспечить оптимальный режим подачи топлива в цилиндры. Что касается преимуществ, основные из них таковы:

1. Очень высокий КПД. Это один из самых эффективных узлов, обеспечивающий оптимальные характеристики мощности дизелей. А если учитывать, что этот тип двигателей экономичен, получается отличное решение для любых условий с минимально возможным расходом топлива.
2. Надежность. За счет простоты конструкции и высокой точности подгонки элементов друг к другу они работают в течение длительного времени, не требуя обслуживания и какого-либо вмешательства. Если создать оптимальные условия, ресурс увеличится еще больше.
3. Соответствие всем стандартам экологичности. Плунжерная пара обеспечивает практически стопроцентное сжигание солярки, выбросы в атмосферу не превышают допустимых норм. А за счет малого расхода дизтоплива уровень загрязнения в целом небольшой.
4. Обеспечение эффективной работы дизельного двигателя. Плунжер отвечает не только за подачу топлива под давлением в цилиндр. С его помощью подбирается идеальный момент впрыска и количество солярки, которую необходимо подать.

Что касается недостатков, их намного меньше, чем достоинств, именно поэтому плунжерная пара и завоевала такую популярность. Главные минусы:

1. Естественный износ элементов. Из-за того, что детали всегда двигаются с высокой скоростью, со временем появляется выработка. А любое нарушение геометрии приводит к ухудшению показателей работы.
2. Высокие требования к точности при изготовлении. Из-за этого цена на плунжерную пару достаточно большая.
3. Необходимость использовать сталь высокопрочных марок. Многие производители экономят на качестве сырья, но определить это наглядно невозможно.

В целом можно назвать плунжер надежным и долговечным узлом. Это связано с простотой его конструкции, огромным опытом производителей, так как деталь производится уже более 90 лет. Это лучшее решение для дизельных двигателей на сегодняшний день и качественной альтернативы пока не предвидится.

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.

Принцип работы и разновидности

Классическая плунжерная пара работает по следующей схеме:

• Подпружиненный поршень находится в нижней части гильзы;
• На поршень нажимает кулачок, расположенный на валу;
• При механическом воздействии поршень перемещается во втулке вверх;
• В пространстве над поршнем создается давление топлива, которое поступает во втулку по специальной прорези в ее стенке;
• Давление топлива приводит в движение клапан, благодаря чему вещество перемещается из гильзы в резервуар (это может быть топливная рампа или отдельная камера в топливном насосе);
• Из резервуара топливо поступает в форсунки;
• Вал в насосе проворачивается, кулачок перестает давить на поршень, что перемещает его в нижнюю позицию за счет пружины.

Такая простая конструкция плунжера объясняет, почему топливные насосы высокого давления, работающие по данному принципу, отличаются высокой производительностью и долговечностью.

Сегодня в автомобилях используется две модификации плунжерных пар (хотя конструкция топливных насосов имеет большее разнообразие). Они отличаются друг от друга наличием кольцеобразной выемкой в поршне.

В таких плунжерах она играет роль перепускного клапана, который собирает утечку топлива и возвращает его обратно в топливную магистраль. Плунжеры с отсечкой топлива стоят дороже за счет сложности конструкции. Зато эта стоимость компенсируется более эффективной работой мотора.

Основные достоинства и недостатки

Популярность дизельные моторы стали приобретать с момента внедрения в их конструкцию топливных насосов высокого давления, оснащенных плунжерной парой. Впечатляющие технические характеристики, высокая производительность механизма и высокая надежность – это ключевые достоинства механизма, оснащенного плунжерной парой.

Помимо этих плюсов у плунжера есть следующие достоинства:

• С помощью плунжерной пары можно не только обеспечить подачу топлива под высоким давлением и его дозировку, а также определять подходящий режим впрыска топлива.
• Максимальная экономичность при высоком КПД.
• Высокий показатель экологичности за счет сжигания меньшей порции топлива и качественного его распыления в цилиндры.

У любого механизма есть минусы, и у плунжерной пары это износ. Хотя эта простая конструкция очень надежна и работает длительное время, нельзя исключить воздействие силы трения и воздействия высокого давления на элементы механизма. Производители топливных насосов с плунжерной парой используют высокопрочные материалы, но даже в таком случае не избежать износа, пусть даже после увеличенного срока службы.

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

Плунжерная пара ТНВД

Более подробно о функциях плунжерной пары обсудим на примере тнвд дизельного мотора. Как исходит из названия, насос перекачивает дизтопливо из основного бака в магистраль высокого давления (например, в топливную рейку), откуда под сильным напором оно распыляется в цилиндры двигателя.

Основным элементом, создающим такой напор, является как раз плунжерная пара. Далее топливо распределяется по цилиндрам в соответствии с конструкцией топливной системы. О разновидностях насосов рассказывается в другой статье .

Во время работы насоса толкатели и возвратные пружины привода перемещают поршень внутри втулки плунжера вверх/вниз, благодаря чему он совершает возвратно-поступательные движения. Так конструкция всасывает солярку по шлангам из топливного бака и нагнетает ее в закрытый резервуар, благодаря чему в нем создается давление. Чтобы этот параметр чрезмерно не увеличивался, в устройстве насоса имеется ряд клапанов, предназначенных для удержания или сброса излишнего напора в системе.

Сам поршень имеет неравномерную прорезь, что позволяет ему при небольшом осевом смещении дозировать топливо, поступающее в резервуар. Этот процесс зависит от положения педали газа в автомобиле – минимальный зазор при отпущенном акселераторе, а максимальный – при полностью нажатой педали.

Так как пара создает большой напор, чтобы она не вышла из строя, ее изготавливают из прочной стали, а стенки достаточно толстые, чтобы выдержать давление в несколько сотен атмосфер. Это делает механизм надежным даже при высоких нагрузках.

Еще одна особенность плунжерной пары заключается в том, что обе детали создаются только друг под друга. То есть, невозможно взять втулку от одного механизма и поршень от другого и совместить их. Чтобы пара не пропускала солярку, зазор в ней создается настолько минимальный, насколько возможно. По этой причине никогда не производится замена одной детали – всегда меняется пара (их параметры подгоняются на высокоточном заводском оборудовании).

Вот небольшое видео о том, как восстанавливается плунжерная пара:

Процесс восстановления плунжерной пары Zexel-KOMATSU Смотрите это видео на YouTube

Последовательность работы плунжерной пары

Количество нагнетаемого топлива за один цикл работы поршня зависит от высоты его рабочего хода. Так регулируется работа насоса для обеспечения холостого хода. Но как только водитель нажимает на педаль газа, плунжер немного проворачивается. Насечка в той части увеличена, поэтому и количество топлива будет подаваться в большем объеме.

Так работает самая распространенная модификация плунжера. Однако на сегодняшний день существует много моделей, которые обеспечивают дозировку немного другими способами (нередко регулируется электроникой машины). Сами толкатели плунжера приводятся в движение от вращения коленчатого вала.

Когда поршень опускается, через входное отверстие втулки топливо перемещается в освободившуюся полость надпоршневого пространства благодаря разряжению, которое в нем образовалось. Как только поршень поднимается, отверстие гильзы перекрывается корпусом плунжера, а топливо давит на клапан, открывая его. Далее горючее поступает в резервуар с высоким давлением. При начале движения вниз клапан перекрывается, и в полости плунжерной пары образуется разрежение воздуха (или вакуум). Цикл повторяется.

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

Признаки неисправности и причины

При возникновении неисправностей в плунжерной паре, появляются следующие признаки:

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

Причины

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

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

Нагнетательные клапаны

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

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

Клапан постоянного объема без ограничения обратного потока

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

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

Клапан постоянного объема с ограничением обратного потока

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

В устройство такого нагнетательного клапана входят следующие элементы:

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

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

Клапан постоянного давления

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

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

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

Область применения и функциональное назначение

В основном плунжерная пара используется в топливных насосах высокого давления дизельных силовых агрегатов, но также встречаются модификации бензиновых ДВС, которые требуют высокого давления бензина (например, в моторах с непосредственным впрыском топлива), что обеспечивается тоже плунжерной парой.

В таком случае плунжерная пара выполняет следующие функции:

1. Обеспечивает подачу топлива под высоким давлением, независимо от типа топливной системы;
2. В некоторых топливных системах данный механизм автоматически дозирует нужное количество топлива для работы форсунок;
3. За счет особенности конструкции поршня и втулки обеспечивает изменение режима подачи топлива к форсункам.

Чтобы плунжерная пара могла выполнить все эти задачи, она используется с разными дополнительными механизмами, обеспечивающими автоматизацию и контроль подачи топлива. Ключевой узел топливного насоса высокого давления создает требуемое давление (за счет особенности конструкции этот механизм позволяет обеспечить столь высокий напор, с чем не справится ни один насос таких размеров), а за распределение и поддержание требуемого напора в контуре отвечают другие элементы системы.

Так как плунжерная пара даже небольших размеров способна создать невероятное давление, подобные узлы используются не только в дизельных моторах. Например, такой узел может находиться в насосах, гидромашинах и других механизмах, создающих высокое давление и требующих высокую надежность узла.

Особенности эксплуатации плунжерных пар топливного насоса

Особенных действий по обслуживанию плунжерной пары топливного насоса нет. Однако автовладелец может кое-то предпринять, чтобы механизм работал максимально долго.

Во-первых, стоит учесть, что дизельный двигатель работает на особенном топливе, в составе которого может содержаться большое количество микроскопических частиц. Если использовать некачественную солярку, то зазор между плунжером и втулкой может увеличиться из-за содержания в дизельном топливе абразивных частиц, воды и других примесей.

По этой причине единственное обслуживание, которое может выполнить владелец автомобиля, это следить за качеством топлива, не допускать образование конденсата в магистрали и вовремя менять фильтр.

На первый взгляд наличие капель воды в дизтопливе не кажется столь критичным, но из-за этого топливная пленка в зазоре плунжерной пары разрушится, и механизм не сможет создавать соответствующий напор. Также солярка смазывает поверхности деталей, предотвращая трение на сухую, и защищая устройство от перегрева.

Если не менять вовремя топливный фильтр, его элемент может разорваться. Из-за этого через насос будет прокачиваться грязное топливо, в котором могут присутствовать мелкие частицы. В таком случае есть большая вероятность выхода насоса из строя, так как плунжерная пара просто заклинит.

Как самому определить неисправность плунжерных пар

От исправной работы плунжерной пары зависит стабильность силового агрегата машины. Так как этот механизм является основным элементом тнвд, его неисправность приведет либо к нестабильной работе насоса, либо вообще к выходу его из строя.

Чтобы проверить эффективность насоса, потребуется его диагностика. Большинство ремонтных мастерских имеют для этого специальное оборудование. Оно позволяет определить, в чем конкретно неисправность – даже определит состояние плунжерной пары. По результатам диагностики специалисты предложат и соответствующий ремонт. Если плунжер вышел из строя, то замене подлежит весь комплект.

Признаки неисправности

О том, что с плунжерной парой возникли проблемы, свидетельствуют «симптомы», характерные для поломки топливного насоса. Среди них:

• Затрудненный пуск агрегата;
• Нестабильные обороты холостого хода двс;
• Троение двигателя;
• Резкая потеря мощности ДВС;
• Во время работы мотора отчетливо слышны посторонние шумы;
• Увеличенная «прожорливость» мотора.

В дополнительном обзоре рассматривается разница проверки плунжера на холодный и на горячий двигатель:

Дизель заводится холодным. И не заводится горячим. плунжерная пара дизеля. Смотрите это видео на YouTube

Чтобы убедиться в неисправности именно плунжера, не следует экономить на диагностике. Только специалисты при помощи специализированного оборудования способны точно определить неисправность. Благодаря этому стоимость ремонта будет оправданной – не придется менять детали, которые еще долго проработают.

Видео на тему

В данном видео рассказывается, как восстановить плунжерную пару:

Плунжерная пара VRZ 149701-0520 Rotor Head Mitsubishi 4M41recovered plunger pair Смотрите это видео на YouTube

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 , котор ые 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 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.

• резкое увеличение расхода топлива;
• проблемы с запуском двигателя;
• выхлопные газы черного цвета;
• едкий запах и повышенная дымность выхлопа;
• регулярное соскальзывание ремня ГРМ;
• утечки топлива;
• падение мощности ДВС;
• нестабильная работа мотора на холостых обортах.

Регулировки топливного насоса высокого давления

Рис. 3.22. Элементы регулировки ТНВД двигателей 1Y и AAZ: 1 — винт регулировки максимальной частоты вращения; 2 — винт регулировки частоты вращения холостого хода; 3 — стопорный винт регулировки минимальной частоты вращения холостого хода; 4 — стопорный винт регулировки максимальной частоты вращения холостого хода

Регулировка ТНВД доступна для всех дизельных двигателей, кроме модели 1Z. Места регулировок ТНВД показаны на .

Максимальная частота вращения коленчатого вала измеряется с помощью специального тахометра для дизельных двигателей. Данная процедура не рекомендуется для проведения на двигателях, где установлен старый/с неизвестным ресурсом ремень газораспределительного механизма. Чтобы измерить максимальную частоту вращения коленчатого вала, зафиксируйте машину стояночным тормозом, установите рычаг переключения передач в нейтральное положение, прогрейте двигатель и дайте команду помощнику нажать на педаль акселератора «в пол». Предусмотренное производителем значение максимальных оборотов коленчатого вала составляет 5200 мин-1. Во избежание повреждения двигателя, не позволяйте ему работать на максимальной частоте вращения более трех секунд. При необходимости отрегулируйте максимальную частоту вращения, ослабив контргайку и вращая регулировочный винт 1 (см. ). После проведения процедуры регулировки не забудьте зафиксировать контргайку.

Рис. 3.23. Форсунка: 1 — штуцер для сливной магистрали; 2 — регулировочная шайба; 3 — пружина распылителя; 4 — корпус распылителя; 5 — игла распылителя

Ускоренная частота вращения коленчатого вала на холостом ходу. Для проверки ускоренной частоты холостого хода полностью выдвиньте рукоятку холодного пуска и, используя тахометр, убедитесь в том, чтобы частота вращения повысилась до (1050 ± 50) мин-1. При необходимости отрегулируйте ускоренную частоту вращения, ослабив контргайку и вращая винт 4 (см. ).

Проверку начального момента впрыска топлива осуществляйте следующим образом:

— проведите необходимые подготовительные действия: отсоедините аккумуляторную батарею от бортовой сети автомобиля, установите, как описано выше, поршень первого цилиндра в ВМТ, проверьте фазы газораспределения, при необходимости отрегулировав их;

— отверните пробку, расположенную в тыльной части ТНВД, и снимите ее прокладку;

Читайте также:  5 технологических этапов паровой мойки двигателя: преимущества и недостатки

— установите в отверстие пробки стрелочный индикатор (через подходящий переходник) с длиной измерительного стержня 100 мм;

— установив предварительное смещение индикатора примерно 2,5 мм, медленно проворачивайте коленчатый вал за болт крепления его шкива против часовой стрелки;

— остановите коленчатый вал сразу же, как только перемещение стрелки прекратится, и сбросьте индикатор на ноль с предварительным смещением 1,0 мм;

— проверните коленчатый вал по часовой стрелке, чтобы снова установить поршень первого цилиндра в ВМТ;

— считайте показания индикатора и сравните их с данными

— если показания находятся в допустимых пределах, снимите индикатор с ТНВД, вверните и затяните резьбовую пробку, используя новую уплотнительную прокладку;

— если показания выходят за допустимые пределы, выполните регулировку.

Регулировка начального момента впрыска топлива осуществляется следующим образом:

— ослабьте болты крепления ТНВД на переднем и заднем кронштейнах (см. выше, где описаны снятие и установка ТНВД);

— поверните корпус ТНВД так, чтобы достигнуть установочного значения на индикаторе часового типа и затяните болты крепления насоса;

— снимите индикатор часового типа, вверните и установите на место резьбовую пробку, обязательно использовав новую уплотнительную прокладку.