Принцип работы
Используемая схема работы автомобильного насоса низкого давления предусматривает наличие 2 режимов функционирования:
- режим подготовки;
- рабочий режим.
Учитывая назначение, а также разобрав само устройство автомобильного ТННД, не лишним будет детальнее разобрать его принцип работы.
Этап подготовки наблюдается в момент, когда поршень начинает своё движение в направлении вверх. В это время на него действует эксцентрик, пружина стягивается. Затем запускается движение горючки в камерах между элементами фильтрации грубой и соответственно тонкой очистки.
Если же говорить про рабочий режим, то он происходит при обратном совершаемом движении поршня, когда он перемещается вниз.
За счёт этого при разных режимах работы можно создавать внутри автомобильной топливной системы наиболее оптимальные условия для работы установленного в машине двигателя. Ведь если поршень будет постоянно совершать движения, нагрузка окажется очень высокой, и всё это закончится вполне ожидаемыми неисправностями, поломками узла.
Если топливо будет подаваться в меньшем количестве, тогда напряжение увеличится, поршень не сможет с ним совладать и справиться. Итогом станет зависание поршня. Это указывает на подачу топливным механизмом меньшего количества рабочей жидкости. Если топливо подаётся в больших объёмах, поршень активно совершает свои движения, ТННД перегоняет больше горючки.
Разобравшись с тем, как работает в двигателе насос низкого давления и каким образом он связан с ТНВД, обязательно стоит рассказать о существующих разновидностях применяемых ТННД.
Описание устройства топливной системы дизеля
Топливная система дизельного мотора состоит из следующих составных частей:
- Топливный бак.
- Магистральные топливопроводы.
- Насос низкого давления.
- Топливный фильтр грубой, а также тонкой очистки.
- Насос ТНВД высокого давления.
- Распыляющие форсунки-дозаторы.
Как было отмечено выше, система разделена на отдельные контуры, работающие в условиях различного давления. Контур низкого давления состоит из:
- топливного фильтра;
- сепаратора;
- специального приводного механизма;
- подогревателя;
- топливного насоса ТННД.
При прохождении топлива через каждый элемент происходят соответствующие преобразования:
- Благодаря подогреву, холодная загустевшая солярка обретает текучесть.
- При помощи фильтрующего элемента горючее очищается от инородных включений и прочих загрязнений.
- Помпа обеспечивает напор топлива, необходимый для подачи во второй отсек повышенного давления.
В конструкцию второго контура входят следующие устройства:
- насос ТНВД (высокого давления);
- фильтр тонкой очистки;
- распыляющие форсунки, обеспечивающие дозированный впрыск топлива;
- система топливопроводных магистралей.
Разжиженное горючее под давлением в расчетном количестве подается в цилиндры по топливопроводным трубкам.
Устройство опережения впрыска
Данное устройство состоит из следующих элементов:
- кулачковая шайба;
- шаровая цапфа;
- плунжер установки угла опережения впрыска;
- подводной и отводной канал;
- клапан регулировки;
- шиберный насос для подкачки топлива;
- отвод топлива;
- вход топлива;
- подвод из топливного бака;
- пружина управляющего поршня;
- возвратная пружина;
- управляющий поршень;
- кольцевая камера гидроупора;
- дроссель;
- электромагнитный клапан (закрытый) установки момента начала впрыска;
Оптимальный процесс протекания сгорания и лучшие мощностные характеристики касательно дизельного ДВС возможны только тогда, когда момент начала сгорания смеси происходит в определенном положении коленвала или поршня в цилиндре дизельного двигателя.
Устройство опережения впрыскивания выполняет одну очень важную задачу, которая заключается в том, чтобы увеличивать угол начала подачи топлива в тот момент, когда имеет место повышение частоты вращения коленвала. Данное устройство конструктивно включает в себя:
- датчик угла поворота приводного вала ТНВД;
- блок управления;
- электромагнитный клапан установки момента начала впрыска;
Устройство обеспечивает тот самый оптимальный момент начала впрыскивания, который идеально подходит режиму работы двигателя и нагрузке на него. Происходит компенсация временного сдвига, который определяется сокращением периода впрыска и воспламенения при увеличении частоты вращения.
Данное устройство оснащается гидравлическим приводом и встраивается в нижнюю часть корпуса ТНВД таким образом, чтобы располагаться поперек продольной оси насоса.
Работа устройства опережения впрыска
Кулачковая шайба (1) осуществляет вход шаровой цапфой (2) в поперечное отверстие плунжера (3) таким образом, что поступательное движение плунжера трансформируется в поворот кулачковой шайбы. Плунжер в центре имеет регулировочный клапан (5). Данный клапан осуществляет открытие и перекрытие управляющего отверстия в плунжере. По оси плунжера (3) находится управляющий поршень (12), который нагружен пружиной (10). Поршень отвечает за положение регулировочного клапана.
Электромагнитный клапан установки момента начала впрыскивания (15) находится поперек оси плунжера. Электронный блок, управляющий ТНВД, осуществляет воздействие на плунжер устройства опережения впрыска посредством данного клапана. Управляющий блок подает в непрерывном режиме импульсы тока
Такие импульсы характеризуются постоянной частотой и переменной скважностью. Клапан изменяет давление, которое оказывает воздействие на управляющий поршень в конструкции устройства
Разные виды электрических насосов и их особенности
Конструкционно электрический ТН может быть:
- центробежным;
- шестеренным;
- роликовым.
Непосредственно в бак для топлива обычно монтируется центробежный электрический агрегат. Реле топливного насоса данного типа активируется по «приказу», который посылает блок управления дизельного или бензинового двигателя, и электрический насос начинает работать. Отметим, что в конструкции описываемого устройства имеется предохранительный спецклапан, который поддерживает в достаточно узких интервалах давление горючего.
Ремонт такому ТН нужен очень редко. Замены обычно требует крыльчатка – рабочее приспособление, оснащенное большим количеством лопаток. Вращается данный компонент в камере с нагнетательным и всасывающим каналом. Повышение давления дизельного (карбюраторного) двигателя при этом образуется при воздействии указанных лопаток на завихрения горючего.
В роликовом ТН всасывание горючего и его нагнетание достигается путем вращения ротора, в котором происходит передвижение роликов. Аналогично работает и шестеренный насос дизельного авто (бензинового). Только в нем внутренние шестерни вращаются вокруг статора. Роликовый и шестеренный электрический ТН можно смонтировать только в топливопроводе.
Шестеренчатые ТННД
Шестеренчатые ТННД напоминает устройство масляных насосов. Подобная конструкция также довольно распространена. Ключевые моменты:
- В качестве основы конструкции выступает корпус. Он имеет высокую степень герметичности и прочности.
- Внутри корпуса расположены две шестерни, которые находятся в зацеплении. Обе шестерни имеют размеры, при которых зубцы соприкасаются с поверхностью корпуса. За счет этого обеспечивается создание герметичных камер.
- На момент вращения шестерни захватывают топлива, после чего выбрасывают его в отводящие отверстия.
Рассматриваемому механизму присущи все достоинства и недостатки, которые свойственны роторным вариантам исполнения. Однако, шестеренчатые характеризуются более простой и надежной конструкцией, они дешевле обходятся в обслуживании, за счет чего получили весьма широкое распространение. Поршневой вариант исполнения насоса
Поршневые конструкции также получили весьма широкое распространение. Насосы низкого давления бывают двух типов:
- Однократного действия. В этом случае за один цикл отводится максимальное количество топлива.
- Двукратного действия. Подобное устройство характеризуется тем, что за один рабочий цикл выполняется два накачивания топлива.
Более простую конструкцию имеет насос однократного действия. Его особенности:
- В качестве основы применяется литой корпус.
- В корпусе есть впускная и нагнетательная камера, центральная область для движения поршня.
- Единую конструкцию создает поршень, шток, цилиндрический толкатель, ролик с эксцентриковым кулачковым валом.
- Во всасывающей полости расположен впускной клапан, через который топливо втягивается из бака. Выпускное отверстие расположено в нагнетательной секции.
На момент работы поршень создает возвратно поступательное движение. Подобная конструкция менее практична, но также встречается довольно часто по причине высокого КПД. Вариант исполнения двукратного действия имеет более сложную конструкцию, но за счет этого существенно повышается эффективность механизма.
Редукционный клапан низкого давления
Редукционный клапан низкого давления (называемый также обратным клапаном, рис. 1) установлен в магистрали об-ратного слива топлива. Его задача — на всех режимах работы двигателя обеспе-чивать поддержание необходимой вели-чины низкого давления в системах впрыска UIS и UPS. Аккумулирующий клапан 5 открывается при давлении 300…350 кПа (3…3,5 бар). Конусное седло 7 открывает аккумуляторную камеру 6. Через щелевое уплотнение 4 начинает проникать небольшое количество топ-лива. В зависимости от давления топлива возвратная пружина 3 позволяет клапану 5 сдвинуться от исходной точки на большую или меньшую величину. Сооб-разно этому меняется пропускная спо-собность редукционного клапана, и не-большие колебания давления могут вы-равниваться. При давлении открытия от 400…450 кПа (4…4,5 бар) клапан сдвигается настолько что щелевое уплотнение исчезает полностью, и пропускная спо-собность редукционного клапана значи-тельно возрастает. Клапан закрывается при снижении давления топлива. Для предварительного подбора давления открытия клапана имеются два комплекта жиклеров 2 с пружинами 3 разной жесткости.
Рис.1 1. Корпус клапана 2. Резьбовой жиклер 3. Возвратная пружина 4. Щелевое уплотнение 5. Аккумулирующий клапан 6. Аккумуляторная камера 7. Конусное седло
Рис. 2 1. Топливоподкачива-ющий насос 2. Датчик температуры топлива 3. Радиатор 4. Топливный бак 5. Расширительный бачок 6. Система охлаждения двигателя 7. Насос системы охла-ждения топлива 8. Дополнительный радиатор
Топливные плунжерные насосы высокого давления (ТНВД)
Используются исключительно в дизельных двигателях для создания высокого напора топлива в форсунках.
Все ТНВД имеют механический привод от вспомогательного вала двигателя. Со стороны привода смонтирован регулятор момента впрыска.
Плунжерные пары — по числу форсунок — работают от общего эксцентрикового вала. Система клапанов обеспечивает всасывание топлива и дозированную подачу его к каждой форсунке по отдельному трубопроводу.
Напор, развиваемый ТНВД, достигает 200 бар. Производительность регулируется изменением хода плунжеров зубчатой рейкой.
В дизелях типа «коммон рэйл», где топливо под давлением подаётся в общий для всех форсунок и цилиндров резервуар-аккумулятор, применяются двухплунжерные ТНВД, конструкция которых позволяет несколько сглаживать импульсный характер потока.
Загрязнённое горючее вызывает повышенный износ плунжерных пар, низкие смазывающие свойства «солярки» могут повлечь задиры на сопрягаемых поверхностях и выход ТНВД из строя.
Насосы высокого давления – сложные агрегаты, ремонт их возможен только на специализированных предприятиях. Зачастую дешевле приобрести новый или контрактный, чем отремонтировать «старый» ТНВД.
Топливоподкачивающий насос шестеренчатого типа
На легковых, коммерческих и вседорожных автомобилях с топливной системой Common Rail используются топливоподкачивающие насосы шестеренчатого типа. Они могут быть интегрированы в корпус ТНВД и, следовательно, иметь общий с ним привод или непосредственно устанавливаться на двигатель и иметь свой привод. Обычно применяются шестеренчатый привод или зубчатый ремень.
Основными элементами шестеренчатого насоса являются два шестеренчатых колеса, которые находятся в зацеплении между собой, посредством чего топливо «захватывается» в камеру, образующуюся между зубьями шестерен и стенкой корпуса насоса, и направляется к выходу на стороне нагнетания. Контактные поверхности между зубьями вращающихся шестерен обеспечивают уплотнение между сторонами всасывания и нагнетания и, таким образом, предотвращают перетекание топлива снова на всасывание.
Величина подачи шестеренчатым насосом практически пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя, поэтому величина подачи уменьшается дросселем на всасывающей стороне или ограничивается перепускным клапаном на стороне нагнетания.
Шестеренчатые насосы не требуют технического обслуживания. Для удаления воздуха из топливной системы перед пуском или в случае, когда топливный бак оказывается пустым, непосредственно на топливо-подкачивающем насосе или в линии низкого давления может быть установлен насос ручной подкачки топлива.
Признаки и причины неисправности
ТНВД по устройству остается механизмом, сложно поддающимся диагностике в гаражных условиях. Выявление неисправностей происходит на специальных стендах. В большой группе факторов, подтверждающих неполадки в магистральном или другом типе ТНВД – наличие в системе посторонних сред – воды, горючего и загрязнений. На практике проблемы с насосом выявляются по повышенному расходу топлива, перегреву двигателя, падению динамики и мощности, увеличению количества дыма в выхлопных газах. На отсутствие срабатывания форсунок укажет затрудненный запуск мотора, перебои на холостом ходу и увеличение шума во время езды.
Актуальные виды
Используемый в системах автомобильных ДВС топливный насос низкого давления может демонстрировать на выходе различные характеристики и конструктивные особенности. Все ТННД можно разделить на 2 основные группы:
- механические;
- электрические.
Представить себе современный авто, будь он бензиновым или дизельным, без ТННД невозможно. Ведь именно с помощью этого устройства топливо выкачивается из бака, и подаётся для дальнейшей работы ДВС.
Сначала рассмотрим механические устройства.
Если говорить про механический тип, то такие ТННД в основном встречаются на старых карбюраторных двигателях. Монтируется на блок цилиндров, фиксируется простым винтовым соединением. Работа выполняется за счёт коленчатого вала, имеющего эксцентриковый кулачок. При нажатии на этот кулачок происходят сокращения, и бензин подкачивается в камеру.
Чтобы топливо не выливалось обратно в бак, в этом узле дополнительно используется специальный невозвратный клапан. Последующие активные нажатия способствуют поступлению горючего в карбюратор для последующего сгорания.
Более продвинутым и современным решением стал электрический тип устройства.
Он актуален для инжекторных автомобильных двигателей, поскольку инжектор повлёк за собой использование большого числа всевозможного электрического оборудования. В итоге нагнетать механическим путём топливо стало уже невозможно. Он не мог выполнять свои задачи и нужного давления соответственно уже не создавал, учитывая требования новой системы.
Если рассматривать электронасос в упрощённом исполнении, то это сам насосный компонент и электропривод (электромотор), заключённые в корпус. Здесь же внутри предусмотрен фильтр, заборник топлива и датчик расхода. Принцип работы напоминает механический аналог. Но отличие в том, что за перемещение горючего отвечает электромотор.
ТННД монтируются внутри топливного бака. Ошибочно считать, что это неправильно с позиции безопасности. В случае же с механическим типом устройства нагрев горючего происходил под воздействием работы ДВС. В электросистемах подобная проблема полностью исключается. Топливо непрерывно осуществляет движение по системе из специальных трубок, что не позволяет рабочей жидкости нагреваться до опасных температур, или хотя бы приближаться к этим значениям.
То есть можно смело утверждать о том, что установка ТННД в бензобак является наиболее правильным и рациональным решением с позиции сохранения оптимальной температуры. Ведь расстояние между насосом и источником тепла внушительное.
Также важно заметить, что компоненты конструкции электронасоса находятся в постоянном контакте с бензином. Они погружены в него. Как итог, говорить о каких-либо коротких замыканиях и воспламенениях не имеет смысла
Их в принципе произойти не может
Как итог, говорить о каких-либо коротких замыканиях и воспламенениях не имеет смысла. Их в принципе произойти не может.
Ручной подкачивающий насос в топливной системе бензинового двигателя
Бензиновые карбюраторные двигатели на автомобилях прежних выпусков были оснащены насосами подачи топлива в карбюратор с функцией ручной подкачки.
Ручная подкачка на этих двигателях, так же, как в случае с дизельными агрегатами, используется автовладельцами после длительной (более трех суток) стоянки автомобиля для заполнения поплавковой камеры карбюратора (испаряемость бензина) и запуска двигателя.
Ручной подкачкой также пользуются, когда по какой – либо причине бензин был выкатан до сухого бака и после заправки топливом, его необходимо закачать в магистраль, и далее в карбюратор.
Насосы с механическим приводом и ручной подкачкой бензина на этих двигателях выполнены по диафрагменной схеме. Все диафрагменные насосы различных типов устанавливаемых на автомобилях одинаковы по принципу действия и отличаются лишь отдельными элементами в конструкции.
На более ранних выпусках бензонасосы были к тому же дополнительно оснащены фильтром-отстойником топлива, но с применением в дальнейшем надежных фильтров тонкой очистки в магистрали, отстойники были убраны из конструкции бензонасоса.
Насос состоит из трех частей – средней части, крышки и нижней части. В средней части насоса находятся входной и подающий штуцера, всасывающий и нагнетательный клапана, и сетчатый фильтр.
В нижней части расположен грибок мембраны (напоминает по форме гриб) состоящий из трех слоев диафрагм и штока, пружины грибка, а между диафрагмами установлено дистанционное разделяющее кольцо из полимерного материала. Кольцо отделяет нижнюю диафрагму от двух верхних. Также в нижней части находится рычаг привода штока от эксцентрика распредвала или вала вспомогательных механизмов, и рычаг ручной подкачки топлива.
Средняя и нижняя части через тело мембраны соединены болтами по окружности. Крышка бензонасоса крепится сверху одним болтом к телу средней части насоса.
Виды бензонасосов, их особенности
Разбирать устройство бензонасоса карбюраторного двигателя не будем, поскольку такая система питания уже не используется, да и конструктивно он очень прост, и ничего особого в нем нет. А вот электрический бензонасос инжектора следует рассмотреть подробнее.
Стоит отметить, что на разных машинах используются разные виды топливных насосов, отличающиеся по конструкции. Но в любом случае узел делится на две составляющие – механическую, которая и обеспечивает закачку топлива, и электрическую, приводящую в действие первую часть.
На инжекторных автомобилях могут использоваться насосы:
Вакуумные;
Роликовые;
Шестеренчатые;
Центробежные;
Насосы роторного типа
И разница между ними, в основном, сводится к механической части. И только устройство топливного насоса вакуумного типа полностью отличается.
Вакуумный
В основу работы вакуумного насоса положен обычный бензонасос карбюраторного мотора. Единственная лишь разница в приводе, но сама механическая часть практически идентична.
Имеется мембрана, разделяющая рабочий модуль на две камеры. В одной из этих камер располагается два клапана – впускной (связан каналом с баком) и выпускной (ведущий к топливной магистрали, подающей топливо далее в систему).
Эта мембрана при поступательном движении создает разрежение в камере с клапанами, что приводит к открытию впускного элемента и закачке в нее бензина. При обратном движении впускной клапан перекрывается, но открывается выпускной и топливо просто выталкивается в магистраль. В общем все просто.
Что касается электрической части, то работает она по принципу втягивающего реле. То есть, имеется сердечник, и обмотка. При подаче напряжения на обмотку, возникающее в ней магнитное поле втягивает сердечник, связанный с мембраной (происходит ее поступательное движение). Как только напряжение пропадает, возвратная пружина возвращает мембрану в исходное положение (возвратное движение). Подача импульсов на электрическую часть управляется электронным блоком управления инжектором.
Роликовый
Что касается остальных видов, то у них электрическая часть, в принципе, идентична и представляет собой обычный электродвигатель постоянного тока, работающий от сети 12 В. А вот механические части – разные.
Роликовый топливный насос
В роликовом типе насоса рабочими элементами являются ротор с проделанными пазами, в которые установлены ролики. Эта конструкция помещена в корпус с внутренней полостью сложной формы, имеющая камеры (впускную и выпускную, сделанные в виде проточек и соединенные с подающей и выпускной магистралями). Суть работы сводится к тому, что ролики просто перегоняют бензин с одной камеры во вторую.
Шестеренчатый
В шестеренчатом типе используется две шестеренки, установленные одна в другую. Внутренняя шестерня – меньше по размеру, и движется по траектории эксцентрика. Благодаря этому между шестернями имеется камера, в которой и осуществляется захват топлива из подающего канала и перекачка его в выпускной канал.
Шестеренчатый насос
Центробежный тип
Роликовый и шестеренчатый типы электробензонасосов – менее распространены, чем центробежные, они же – турбинные.
Центробежный насос
Устройство топливного насоса такого типа включает в себя крыльчатку с большим количеством лопастей. При вращении эта турбина создает завихрения бензина, что обеспечивает его всасывание в насос и дальнейшее выталкивание в магистраль.
Мы рассмотрели устройство топливных насосов немного упрощенно. Ведь в их конструкции имеются дополнительно впускные и редукционные клапаны, в задачу которых входит подача топлива только в одном направлении. То есть, бензин, попавший в насос, вернуться в бак уже сможет только по обратной магистрали, пройдя через все составные элементы системы питания. Также в задачу одного из клапанов входит запирание и прекращение закачки при определенных условиях.
Турбинный насос
Что касается насосов высокого давления, используемых в дизельных моторах, то там принцип действия кардинально отличается, и подробно о таких узлах системы питания узнать можно здесь.
Бензонасос — элемент топливной системы автомобиля который осуществляет подачу топлива к системе дозирования (карбюратор/форсунка). Необходимость такой детали в топливной системе возникает через техническое расположение двигателя и бензобака относительно друг-друга. В автомобилях устанавливаются один из двух типов бензонасосов: механический, электрический.
Механические применяются в карбюраторных машинах (подача топлива под низким давлением).
Электрические — в автомобилях инжекторного типа (подача топлива происходит под высоким давлением).
Назначение топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.
1. Топливоподкачивающий насос применяют для подачи топлива из топливного бака к фильтру.
2. Топливоподкачивающий насос применяют для подачи топлива из топливного бака через фильтры к форсункам.
3. Топливоподкачивающий насос применяют для подачи топлива из топливного бака через фильтры к насосу высокого давления.
Типы топливоподкачивающих насосов, применяемых на дизельных двигателях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10.
1. На дизелях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 установлены топливоподкачивающие насосы поршневого типа.
2. На дизелях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 установлены топливоподкачивающие насосы диафрагменного типа.
3. На дизелях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 установлены топливоподкачивающие насосы поршневого и диафрагменного типа.
Устройство топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.
1. Ведомая полумуфта, ось груза, пружина, ведущая полумуфта, корпус, палец ведущей полумуфты, груз, проставка.
2. Толкатель, пружины, крышка, нагнетательный клапан, седло, гильза, болт регулировочный.
3. Шток толкателя, пружины, толкатель, выпускной клапан, пробки, поршень, впускной клапан, корпус насоса, насос ручной подкачки.
Работа топливоподкачивающего насоса (ручная подкачка) дизельного двигателя.
1. Вращающийся эксцентрик, расположенный на кулачковом валу насоса высокого давления, набегает на ролик толкателя, вследствие чего сжимается пружина и перемещается шток с поршнем, сжимая пружину. Под действием давления топлива в полости А над поршнем, впускной клапан прижимается к седлу, а выпускной клапан открывается, топливо перетекает по перепускному каналу в полость Б под поршень.
2. Когда эксцентрик сбегает с ролика толкателя, пружина возвращает толкатель в исходное положение. Одновременно пружина, разжимаясь, перемещает поршень в обратную сторону. Над поршнем в полости А создается пониженное, а под поршнем в полости Б — повышенное давление. Выпускной клапан садится на седло, и топливо из полости Б по каналам насоса и трубопроводу поступает к фильтру тонкой очистки. Вследствие понижения давления над поршнем открывается впускной клапан и топливо заполняет полость А.
3. При перемещении поршня рукояткой вверх в цилиндре создается разрежение, открывается впускной клапан и топливо поступает внутрь цилиндра. При перемещении поршня вниз в цилиндре создается давление, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается и топливо подается к фильтру тонкой очистки.
Работа топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.
1. При перемещении поршня, рукояткой вверх в цилиндре создается разрежение, открывается впускной клапан и топливо поступает внутрь цилиндра. При перемещении поршня вниз в цилиндре создается давление, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается и топливо подается к фильтру тонкой очистки.
2. Вращающийся эксцентрик, расположенный на кулачковом валу насоса высокого давления, набегает на ролик толкателя, вследствие чего сжимается пружина и перемещается шток с поршнем, сжимая пружину. Под действием давления топлива в полости А над поршнем, впускной клапан прижимается к седлу, а выпускной клапан открывается, топливо перетекает по перепускному каналу в полость Б под поршень.
3. Когда эксцентрик сбегает с ролика толкателя, пружина возвращает толкатель в исходное положение. Одновременно пружина, разжимаясь, перемещает поршень в обратную сторону. Над поршнем в полости А создается пониженное, а под поршнем в полости Б — повышенное давление. Выпускной клапан садится на седло, и топливо из полости Б по каналам насоса и трубопроводу поступает к фильтру тонкой очистки. Вследствие понижения давления над поршнем открывается впускной клапан, и топливо заполняет полость А.
4. Работа топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя осуществляется по принципам, указанным в ответах 2 и 3.
Изменение производительности топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.
1. Производительность топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя изменяется за счет регулирования жесткости пружины поршня.
2. Производительность топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя не изменяется.
3. При уменьшении расхода топлива двигателем давление в полости перед поршнем повышается, и силы сжатой пружины недостаточно для преодоления противодавления топлива. Вследствие этого активный ход поршня уменьшается, и соответственно, снижается подача топлива насосом. Толкатель при этом свободно перемещается в обе стороны. По мере увеличения расхода топлива двигателем, давление в полости перед поршнем уменьшается, активный ход поршня увеличивается и подача топлива насосом возрастает.
Дата добавления: 2018-05-02 ; просмотров: 1703 ;
Типы топливных насосов высокого давления
Существует три типа ТНВД, они имеют разное устройство, но одно предназначение:
- рядный;
- распределительный;
- магистральный.
В первом из них, топливо в каждый цилиндр нагнетает отдельная плунжерная пара, соответственно, количество пар равно количеству цилиндров. Схема распределительного топливного насоса высокого давления, в значительной мере отличается от схемы рядного. Отличие заключается в том, что горючее нагнетается ко всем цилиндрам посредством одной или нескольких плунжерных пар. Магистральный насос нагнетает топливо в аккумулятор, из которого оно в последствии распределяется по цилиндрам.
В авто с бензиновыми двигателями, с системой непосредственного впрыска, горючее качает электрический топливный насос высокого давления, однако оно (давление) там в разы меньше.
Рядный топливный насос высокого давления
Как уже было сказано, он имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Его устройство довольно просто. Пары размещены в корпусе, внутри которого имеются подводные и отводные топливные каналы. В нижней части корпуса находится кулачковый вал с приводом от коленвала, плунжеры постоянно прижимаются к кулачкам пружинами.
Для регулирования количества поступающего топлива, и момента его подачи, применяется либо механический способ, либо электрический (такая схема предполагает наличие управляющей электроники). В первом случае количество подаваемого горючего изменяется поворотом плунжера. Схема очень проста: на нем имеется шестерня, она находится в зацеплении с рейкой, которая, в свою очередь, связана с педалью акселератора. Верхняя поверхность плунжера имеет наклон, благодаря чему изменяется момент закрытия впускного отверстия в цилиндре, а значит, и количество горючего.
Момент подачи топлива нужно менять при изменении величины оборотов коленвала. Для этого на кулачковом валу имеется центробежная муфта, внутри которой расположены грузики. С ростом оборотов они расходятся, и кулачковый вал поворачивается относительно привода. В результате, при повышении оборотов, топливный насос обеспечивает более ранний впрыск, а с уменьшением – более поздний.
Устанавливаются рядные ТНВД на средние и тяжелые грузовики. На легковые автомобили их полностью перестали устанавливать в 2000 году.
Распределительный топливный насос высокого давления
В отличие от топливного насоса рядного, распределительный имеет только одну или две плунжерных пары, которые снабжают топливом все цилиндры. Основные преимущества подобных топливных насосов – меньшая масса и размеры, а также более равномерная подача топлива. Главный минус один – их срок службы намного меньше из-за большой нагруженности, поэтому их применяют только на легковых автомобилях.
Существует три типа распределительных ТНВД:
- с торцевым кулачковым приводом;
- с внутренним кулачковым приводом (роторные насосы);
- с внешним кулачковым приводом.
Устройство первых двух типов насосов обеспечивает им больший срок эксплуатации, по сравнению с последним, ведь силовых нагрузок на узлы приводного вала, от давления топлива, в них нет.
Схема работы распределительного топливного насоса первого типа выглядит следующим образом. Основной элемент – плунжер-распределитель, который, помимо поступательно-возвратного движения, вращается вокруг своей оси, и тем самым нагнетает и распределяет горючее между цилиндрами. В действие он приводится кулачковой шайбой, обегающей по роликам неподвижное кольцо.
Роторная схема предполагает несколько иное устройство распределительного топливного насоса. Условия работы такого насоса несколько отличается от того, как работает ТНВД с торцевым кулачковым приводом. Горючее нагнетается и распределяется, соответственно, двумя противолежащими плунжерами и распределительной головкой. Вращением головки обеспечивается перенаправление топлива к соответствующим цилиндрам.
Магистральный ТНВД
Магистральный топливный насос гонит горючее в топливную рампу и обеспечивает более высокое давление, по сравнению с рядным и распределительным насосами. Схема его работы несколько иная. Топливо может нагнетаться одним, двумя или тремя плунжерами, приводимыми в действие кулачковой шайбой или валом.
Камера сгорания
В зависимости от вида камеры сгорания различают камеры раздельного типа и камеры нераздельного типа. Раздельная камера сгорания представляет собой дополнительную камеру небольшого объема, которая соединяется каналом с верхней частью цилиндра. Эта камера обычно находится в полости ГБЦ. Топливо через форсунку впрыскивается именно в эту, так называемую, предкамеру. В момент воспламенения топлива продукты горения распространяются по соединительному каналу в цилиндр и давят на поршень.
Основным плюсом таких моторов является мягкость работы. То есть во время работы такого двигателя почти не слышен характерный «дизельный стук». Это обусловлено тем, что взрывная волна при воспламенении топлива образуется внутри предкамеры и не воздействует непосредственно на поршень. На таких моторах в распылителях форсунок было, как правило, одно отверстие, что упрощало и удешевляло их изготовление. Но были и минусы в такой конструкции. Это сложность изготовления самой предкамеры и её рубашки охлаждения.
Моторы с раздельными камерами сгорания обладали довольно высоким расходом топлива. Двигатели с нераздельными камерами сгорания получили большее распространение. Такие моторы чаще называют двигатели с непосредственным впрыском. То есть на них топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр в надпоршневое пространство. Камера сгорания может быть выполнена в днище поршня, в полости ГБЦ или частично там и там. По геометрической форме камеры сгорания могут быть разные. В некоторой степени это зависит от формы факела распыла топлива форсункой. Некоторые формы камеры сгорания способствуют образованию завихрений внутри цилиндра, что улучшает сгорание топлива.
Двигатели с непосредственным впрыском обладают рядом преимуществ по отношению к моторам с раздельными камерами сгорания. Самый главный показатель – это экономичность. Нераздельная камера сгорания имеет компактную форму, поэтому обладает малыми тепловыми потерями при работе двигателя. Это позволяет мотору быстрее выходить на рабочий тепловой режим и соответственно меньше тратить топлива. При нераздельной камере сгорания уменьшается высота ГБЦ и сложность её изготовления. Одним из минусов таких моторов является высокие ударные нагрузки, которые действуют на КШМ.
При использовании в форсунках распылителей с несколькими отверстиями малого диаметра удалось обеспечить более плавное горение топлива. Что послужило снижению ударных нагрузок, действующих на КШМ. Но производство таких форсунок довольно трудоемко и предъявляет к себе высокую точность изготовления, что сказывается на их стоимости. Тем не менее, именно моторы с непосредственным впрыском получили большое распространение в современном автомобилестроении. Такие моторы постоянно модернизируются и получают новые технологии, в частности по повышению прочности материалов КШМ.
