Подавляющее большинство современных автомобилей оснащаются инжекторными топливными системами. Есть модификации, в которых бензин распыляется форсункой во впускном коллекторе. Бывают и модели, в которых топливо распыляется сразу в цилиндры двигателя.
Дизельные агрегаты работают не так, как бензиновые ДВС. В них дизель подается в уже сжатую среду в цилиндре. Чтобы порция топлива беспрепятственно была распылена, нужен такой механизм, как топливный насос высокого давления.
Рассмотрим особенности такого механизма, его модификации и признаки неисправности.
Что такое ТНВД и для чего он нужен?
Механизм, который сокращенно называется тнвд,– это часть топливной системы дизельного двигателя, но встречаются также модели и для бензиновых силовых агрегатов. Единственное отличие топливного насоса дизельного двигателя – в том, что напор, который им формируется намного выше бензинового аналога. Причиной тому являются принципиальные особенности работы агрегата. В цилиндрах дизельного двигателя сначала воздух сжимается до такой степени, что происходит его нагрев до температуры воспламенения топлива.
Когда поршень достигает верхней мертвой точки, форсунка распыляет горючее, и оно воспламеняется. Форсунке нужно преодолеть огромное давление. Чтобы система работала исправно, насос должен создать больший напор, чем в цилиндрах.
Помимо упомянутой функции насос также должен подавать топливо порционно, в зависимости от режима работы силового агрегата. Этот параметр определяется с учетом вращения коленвала. В современном автомобиле данный процесс контролируется электронным блоком управления.
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.
- Полость всасывания
- Зубчатый сектор
- Регулирующая втулка плунжера
- Боковая крышка
- Штуцер нагнетательного клапана
- Корпус нагнета тельного клапана
- Конус нагнетательного клапана
- Гильза плунжера
- Плунжер
- Рейка ТНВД
- Поводок плунжера
- Возвратная пружина плунжера
- Нижняя тарелка возвратной пружины
- Регулировочный винт
- Роликовый толкатель
- 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
- Подводящий канал
- Продольная канавка
- Гильза плунжера
- Плунжер
- Перепускном канал
- Регулирующая кромка
- Спиральная канавка
- Кольцевая канавка для смазки
ПЛУНЖЕРНАЯ ПАРА С ПРИВОДОМ
а — НМТ плунжера б — ВМТ плунжера
- Кулачок
- Ролик
- Роликовый толкатель
- Нижняя тарелка возвратной пружины
- Возвратная пружина плунжера
- Верхняя тарелка возвратной пружины
- Регулирующая втулка плунжера
- Плунжер
- гильза плунжера
История разработки и совершенствования
Впервые данное устройство было разработано в 1930-х годах Робертом Бошем. В легковых автомобилях тнвд начали активно использовать во второй половине того же десятилетия.
Так как первые бензиновые моторы оснащались карбюраторами, то в таком механизме нуждались только дизельные агрегаты. В наши дни бензиновые моторы с системой непосредственного впрыска также имеют насос подобного типа (карбюратор уже встречается крайне редко – только в машинах старого поколения).
Хотя принцип работы насоса практически не изменился, сам механизм претерпевал многократные модернизации и улучшения. Причиной тому – повышение норм экологичности и производительности ДВС. Вначале использовался механический тнвд, однако он был не экономичным, что приводило к объемным выбросам вредных веществ. Современные электронные насосы показывают отличную экономичность, что позволяет транспорту вписываться в рамки экологических норм и удовлетворяют водителей скромного достатка.
Конструкция насоса высокого давления
Существует большое разнообразие модификаций тнвд бензинового двигателя, а также дизельного аналога. Однако в большинстве случаев основными элементами механического насоса являются:
- На входе перед насосом установлен фильтр;
- Плунжерный поршень, размещенный в цилиндре – т.наз. плунжерная пара;
- Корпус, в котором сделаны углубления – по ним подается топливо в плунжерную пару;
- Вал с кулачком и центробежной муфтой. Данный элемент соединен со шкивом газораспределительного механизма при помощи ременной передачи;
- Толкатели привода плунжерной пары;
- Пружины, которые возвращают обратно плунжерный поршень;
- Клапаны нагнетателя;
- Регулятор режимов – связан с педалью газа;
- Клапан обратки тнвд (через него в обратку подается лишнее топливо);
- Насос низкого давления (подкачивает в насос топливо).
