Принцип работы топливного насоса высокого давления

Содержание
  1. Что такое ТНВД?
  2. Типы топливных насосов
  3. Рядный ТНВД
  4. Распределительный ТНВД
  5. Магистральный ТНВД
  6. Контур низкого давления
  7. Контур высокого давления
  8. Дозирование топлива с помощью электромагнитного клапана высокого давления
  9. Устройство опережения впрыскивания топлива
  10. Регулирование начала впрыскивания
  11. Установка раннего опережения впрыскивания
  12. Установка позднего опережения впрыскивания
  13. ТНВД на бензиновом и дизельном двигателе
  14. От механики к электронике
  15. Классификация и устройство ТНВД
  16. Многоплунжерные ТНВД и особенности их конструкции
  17. Как работают распределительные ТНВД?
  18. Магистральные ТНВД системы Common Rail
  19. Способы дозирования топлива в ТНВД
  20. Оптимальные условия сгорания
  21. Кратко об устройстве
  22. Устройство ТНВД
  23. Что может поломаться?
  24. Начало
  25. В работу!
  26. По окончании работ
  27. Главные причины неисправностей
  28. Эволюция устройства
  29. Принцип работы системы
  30. Одноплунжерный насос с электронным управлением
  31. Форсунка с датчиком подъема иглы

Что такое ТНВД?

Топливный насос высокого давления сокращенно называют ТНВД. Данное устройство является одним из наиболее сложных в конструкции дизельного двигателя. Основной задачей такого насоса становится подача дизельного топлива под высоким давлением.

Насосы обеспечивают подачу топлива в цилиндры дизельного мотора под определенным давлением, а также строго в определенный момент. Порции подаваемого топлива отмерены очень точно и соответствуют степени нагрузки на двигатель. Насосы ТНВД различают по способу впрыска. Бывают насосы непосредственного действия , а также насосы с аккумуляторным впрыском.

Топливные насосы непосредственного действия имеют механический привод плунжера. Процессы нагнетания и впрыска топлива протекают в одно время. В каждый отдельный цилиндр дизельного ДВС определенная секция ТНВД подает нужную дозу горючего. Давление, которое необходимо для эффективного распыления, создается движением плунжера топливного насоса.

ТНВД с аккумуляторным впрыском отличается тем, что на привод рабочего плунжера воздействуют силы давления сжатых газов в цилиндре самого ДВС или воздейсвие оказывается при помощи пружин. Встречаются топливные насосы с гидравлическим аккумулятором, которые нашли применение в мощных малооборотистых дизельных ДВС.

Стоит отметить, что системы с гидроаккумулятором характеризуются раздельными процессами нагнетания и впрыска. Горючее под высоким давлением нагнетается топливным насосом в аккумулятор, а уже затем поступает к топливным форсункам. Такой подход обеспечивает эффективное распыливание и оптимальное смесеобразование, которое подходит для всего диапазона нагрузок на дизельный агрегат. К минусам этой системы можно отнести сложность конструкции, что и стало причиной непопулярности такого насоса.

Современные дизельные установки используют технологию, которая основана на управлении электромагнитными клапанами форсунок от электронного блока управления с микропроцессором. Указанная технология получила название «Сommon Rail».

Типы топливных насосов

В зависимости от особенностей конструкции различают три основных типа ТНВД – распределительный, рядный, магистральный.

Рядный ТНВД

Этот тип топливного насоса высокого давления оснащается плунжерными парами, расположенными рядом друг с другом (потому и такое название). Их количество строго соответствует количеству рабочих цилиндров двигателя.

Таким образом, одна плунжерная пара обеспечивает подачу топлива в один цилиндр.

Пары устанавливаются в насосном корпусе, в котором предусмотрены каналы входа и выхода. Запускается плунжер при помощи кулачкового вала, соединенного, в свою очередь, с коленвалом, от которого и передается вращение.

Кулачковый вал насоса, при вращении кулачками воздействует на толкатели плунжеров, заставляя их двигаться внутри втулок насоса. При этом поочередно открываются и закрываются впускные и выпускные отверстия. При движении плунжера вверх по втулке создается давление, необходимое для открывания нагнетательного клапана, через который топливо под давлением направляется по топливопроводу к определенной форсунке.

Момент подачи топлива и регулировка его количества, необходимого в конкретный момент времени может осуществляться либо с помощью механического устройства, либо с помощью электроники. Такая регулировка нужна для корректировки подачи топлива в цилиндры двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (оборотов двигателя).

Механическое управление обеспечивается за счет использования специальной муфты центробежного типа, которая закреплена на кулачковом валу. Принцип действия такой муфты заключен в грузиках, которые находятся внутри муфты и имеют возможность перемещаться под действием центробежной силы.

Центробежная сила изменяется с ростом (или уменьшением) величины оборотов двигателя, благодаря чему грузики либо расходятся к внешним краям муфты, либо снова сближаются к оси. Это приводит к смещению кулачкового вала относительно привода из-за чего и изменяется режим работы плунжеров и, соответственно, при увеличении частоты вращения коленвала двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, а поздний, как вы догадались, при снижении оборотов.

Рядные топливные насосы весьма надежны. Их смазка осуществляется моторным маслом, поступающим из системы смазки двигателя. Они совершенно не привередливы к качеству топлива. На сегодняшний день применение таких насосов из-за их громоздкости ограничено грузовыми автомобилями средней и большой грузоподъемности. Примерно до 2000 года они применялись и на легковых дизельных моторах.

Распределительный ТНВД

В отличие от рядного насоса высокого давления, у распределительного ТНВД может быть либо один, либо два плунжера в зависимости от объема двигателя и, соответственно, необходимого объема топлива.

И эти один или два плунжера обслуживают все цилиндры двигателя, которых может быть и 4, и 6, и 8, и 12. Благодаря своей конструкции, в сравнении с рядными ТНВД, распределительный насос более компактен и меньше весит, и при этом способен обеспечить более равномерную подачу топлива.

К основному недостатку данного типа насосов можно отнести их относительную недолговечность. Распределительные насосы устанавливаются только в легковые автомобили.

Распределительный ТНВД может оснащаться различными типами приводов плунжера. Все эти типы привода являются кулачковыми и бывают: торцевыми, внутренними, внешними.

Наиболее эффективными считаются торцевые и внутренние приводы, которые лишены нагрузок, создаваемых давлением топлива на приводной вал, вследствие чего они служат несколько дольше, нежели насосы с внешним кулачковым приводом.

Кстати, стоит отметить, что импортные насосы фирм Bosch и Lucas, наиболее часто использующиеся в автомобилестроении оснащены именно торцевым и внутренним приводом, а внешний привод имеют насосы серии НД отечественного производства.

Торцевой кулачковый привод

В этом типе привода, используемом в насосах Bosch VE, основным элементом является распределительный плунжер, предназначенный для создания давления и распределения топлива в топливных цилиндрах. При этом плунжер-распределитель совершает вращательные и возвратно-поступательные перемещения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

Возвратно-поступательное перемещение плунжера осуществляется одновременно с вращением кулачковой шайбы, которая, опираясь на ролики, перемещается вдоль неподвижного кольца по радиусу, то есть, как бы обегает его.

Воздействие шайбы на плунжер обеспечивает высокое давление топлива. Возврат плунжера в исходное состояние осуществляется благодаря пружинному механизму.

Распределение топлива в цилиндрах происходит за счет того, что приводной вал обеспечивает вращательные движения плунжера.

Величина подачи топлива может быть обеспечена с помощью электронного (электромагнитный клапан) или механического (центробежная муфта) устройства. Регулировка осуществляется за счет поворота на определенный угол неподвижного (не вращающегося), регулировочного кольца.

Цикл работы насоса состоит из следующих стадий: закачка порции топлива в надплунжерное пространство, нагнетание давления за счет сжатия и распределение топлива по цилиндрам. Затем плунжер возвращается в исходное положение и цикл повторяется заново.

Внутренний кулачковый привод

Внутренний привод применяется в распределительных ТНВД роторного типа, например, в насосах Bosch VR, Lucas DPS, Lucas DPC. В таком типе насоса подача и распределение топлива осуществляется посредством двух устройств: плунжера и распределительной головки.

Распределительный вал оснащается двумя противоположно-расположенными плунжерами, которые обеспечивают процесс нагнетания топлива, чем меньше расстояние между ними, тем выше давление топлива. После нагнетания давления топливо устремляется к форсункам по каналам распредголовки через нагнетательные клапана.

Подачу топлива к плунжерам обеспечивает специальный подкачивающий насос, который может отличаться в зависимости от типа своей конструкции. Это может быть либо шестеренчатый насос, либо роторно-лопастной. Подкачивающий насос находится в корпусе насоса и приводится в действие приводным валом. Собственно, он прямо на этом валу и установлен.

Распределительный насос с внешним приводом рассматривать не будем, поскольку, скорее всего, их звезда близка к закату.

Магистральный ТНВД

Такой вид топливного насоса применяется системе подачи топлива Common Rail, в которой топливо перед тем, как поступить к форсункам сначала накапливается в топливной рампе. Магистральный насос способен обеспечить высокую подачу топлива – свыше 180 МПа.

Магистральный насос может быть одно-, двух- или трехплунжерным. Привод плунжера обеспечивается кулачковой шайбой или валом (тоже кулачковым, разумеется), которые в насосе совершают вращательные движения, проще говоря, крутятся.

При этом в определенном положении кулачков, под действием пружины плунжер перемещается вниз. В этот момент происходит расширение компрессионной камеры, за счет чего в ней снижается давление и образуется разряжение, которое заставляет открыться впускной клапан, через который топливо проходит в камеру.

Поднятие плунжера сопровождается увеличением внутрикамерного давления и закрытием клапана впуска. При достижении давления, на который настроен насос, открывается выпускной клапан, через который топливо нагнетается в рампу.

В магистральном насосе управление процессом подачи топлива реализуется дозирующим топливным клапаном (который приоткрывается или закрывается на необходимую величину) при помощи электроники.

Контур низкого давления

Топливоподкачивающий насос 17 в ТНВД VP-44 шиберного типа аналогичный рассмотренным выше. Давление топлива, создаваемое топливоподкачивающим насосом на стороне на­гнетания, зависит от частоты вращения колеса насоса. В то же время это давление при возрастании частоты вращения уве­личивается непропорционально. Клапан регулирования давления 2 распо­лагается в непосредственной близости от топливоподкачивающего насоса. Клапан изменяет давление нагнетания, создаваемое топливоподкачивающим насосом, в зависимости от требуемого расхода топлива.

Топливо от топливоподкачивающего насоса поступает к насосной секции ТНВД и устройству опере­жения впрыски­вания.

Рис. Гидравлическая схема ТНВД VP-44:
1 – блок управления работой дизеля; 2 – клапан регулирования давления; 3 – поршень клапана регулирования давления; 4 – клапан дросселирования перепуска; 5 – отводной канал; 6 – дроссель; 7 блок управления ТНВД; 8 – поршневой демпфер; 9 – электромагнитный клапан управления подачей; 10 – нагнетательный клапан; 11 – форсунка; 12 – электромагнитный клапан установки момента начала впрыскивания; 13 – ротор-распределитель; 14 – насосная секция ТНВД с радиальным движением плунже­ров; 15 – датчик угла пово­рота приводного вала ТНВД; 16 – устройство опере­жения впрыски­вания; 17 – топливоподкачивающий насос

Если создаваемое давление топлива превышает определенную величину, тор­цевая кромка поршня 3 открывает отверстия расположенные радиально, и через них поток топлива сливается по ка­налам насоса к подводящему пазу. Если давление топлива слишком мало, эти ра­диальные отверстия закрыты вследствие преобладания сил пружины. Предвари­тельный натяг пружины определяет, таким образом, величину давления откры­тия клапана.

Для охлаждения топливоподкачивающего насоса и удаления из него воздуха топливо проходит через привинченный к корпусу насоса клапан дросселирования перепуска 4.

Этот клапан осуществляет отвод топ­лива через отводной канал 5. В корпусе клапана находится нагруженный пружи­ной шарик, который позволяет выте­кать топливу только по достижении опре­деленной величины давления в канале.

Дроссель 6 очень малого диаметра, связанный с линией отвода, расположен в корпусе клапана параллельно основному каналу отвода топлива. Он обеспечивает автоматическое удаление воздуха из на­соса. Весь контур низкого давления ТНВД рассчитан на то, что в топливный бак через клапан дросселирования пере­пуска всегда перетекает некоторое количество топлива.

Контур высокого давления

В контур высокого давления вхо­дят ТНВД, а также узел распределения и регулирования величины и момента на­чала подачи с использованием только од­ного элемента — электромагнитного кла­пана высокого давления.

Насосная секция ТНВД с радиальным движением плунжеров создает требуемое для впрыскивания давление величиной до 1000 кгс/см2. Она приводится через вал и включает в себя:

  • соединительную шайбу
  • башмаки 4 с роликами 2
  • кулачковую шайбу 1
  • нагнетающие плунжеры 5
  • переднюю часть (головку) вала-распределителя 6

Рис. Примеры расположения плунжеров:
а – для четырех или шести цилиндров; b – для шести цилинд­ров; с – для четырех цилиндров; 1– кулачковая шайба; 2 – ролик; 3 – направляющие пазы приводного вала; 4 – башмак ролика; 5 – нагнетающий плунжер; 6 – вал-распределитель; 7 – камера высокого давления

Крутящий момент от приводного ва­ла передается через соединительную шайбу и шлицевое соединение непосред­ственно на вал-распределитель. Направляющие пазы 3 служат для того, чтобы через башмаки 4 и сидящие в них ролики 2 обеспечить работу нагнета­ющих плунжеров 5 сообразно внутрен­нему профилю кулачковой шайбы 1. Ко­личество кулачков на шайбе соответст­вует числу цилиндров двигателя. В кор­пусе вала-распределителя нагнетающие плунжеры расположены радиально, что и дало название этому типу ТНВД. На вос­ходящем профиле кулачка плунжеры со­вместно выдавливают топливо в цент­ральную камеру высокого давления 7. В зависимости от числа цилиндров двигателя и условий его применения сущест­вуют варианты ТНВД с двумя, тремя или четырьмя нагнетающими плунжерам.

Корпус-распределитель состоит из:

  • фланца 6
  • плотно вставленной в фланец распредели­тельной втулки 3
  • расположенной в распределитель­ной втулке задней части вала-распределителя 2
  • запирающей иглы 4 электромагнит­ного клапана 7 высокого давления
  • аккумулирующей мембраны 10, раз­деляющей полости подкачки и слива
  • штуцера 16 магистрали высокого давления с нагнетательным клапаном 15

Рис. Корпус-распределитель: а — фаза наполнения b — фаза нагнетания:
1 – плунжер; 2 – вал-распредели­тель; 3 – распределительная втулка; 4 – запирающая игла электромагнитного клапана высокого давления; 5 – канал обратного слива топлива; 6 – фланец; 7 – электромагнитный клапан высокого давления; 8 – канал камеры вы­сокого давления; 9 – кольцевой канал впуска топлива; 10 – аккумулирующая мембрана, разделяющая полости подкачки и слива; 11 – полость за мемб­раной; 12 – камера низкого давления; 13 – распределительная канавка; 14 – выпускной канал; 15 – нагнетательный клапан; 16 – штуцер магистрали высокого давления

В фазе наполнения на нис­ходящем профиле кулачков радиально движущиеся плунжеры 1 перемещаются наружу, к поверхности кулачковой шай­бы. Запирающая игла 4 при этом находится в свободном состоянии, открывая канал впуска топлива. Через камеру низкого давления 12, кольцевой канал 9 и канал иглы топливо направляется от топливоподкачивающего насоса по каналу 8 вала-распределителя и заполняет камеру высокого давления. Излишек топлива вытекает через канал 5 обратного слива.

В фазе нагнетания плунже­ры 1 при закрытой игле 4 перемещаются на восходящем профиле кулачков к оси вала-распределителя, повышая давление в камере высокого давления.

Благодаря этому топливо под высоким давлением движется по каналу 8 ка­меры высокого давления. Затем топливо через распределительную канавку 13, ко­торая в этой фазе соединяет вал-распре­делитель 2 с выпускным каналом 14, шту­цер 16 с нагнетательным клапаном 15, ма­гистраль высокого давления и форсунку поступает в камеру сгорания двигателя.

Дозирование топлива с помощью электромагнитного клапана высокого давления

Для дозирования цикловой подачи в кон­тур высокого давления ТНВД встроен электромагнитный клапан высокого давления 7.

К электромагнитному клапану вы­сокого давления по сигналу блока управ­ления ТНВД в катушку электромагнита подается напряжение, и якорь переме­щает иглу 4, прижимая ее к седлу. Если игла прижата к седлу, топливо поступает только в выпускной канал высокого давления 14 соединенный с нагнетательным клапаном 15, где давление резко повышается, а от него к форсунке. Дозирование подачи топлива определяется интервалом между моментом начала подачи и моментом открытия электромагнитного клапана и на­зывается продолжительностью подачи. Продолжительность закрытия электро­магнитного клапана, определяемая блоком управления, регулирует таким об­разом величину цикловой подачи топли­ва. После окончания впрыска, электромагнит клапана обесточивается, при этом электромагнитный клапан высокого давления открывается, и давление в контуре снижается, прекращая подачу топлива к форсунке.

Избыточное топливо, которое нагне­тается вплоть до прохождения роликом плунжера верхней точки профиля кулач­ка, направляется через специальный ка­нал в пространство за аккумулирующей мембраной. Скачки высокого давления, которые при этом возникают в контуре низкого давления, демпфируются акку­мулирующей мембраной. Кроме того, это пространство сохраняет аккумулирован­ное топливо для процесса наполнения перед последующим впрыскиванием.

Для остановки двигателя с помощью электромагнитного клапана полностью прекращается нагнетание под высоким давлением. Следовательно, не требуется дополнительный остановочный клапан, как это имеет место в распределительных ТНВД с управлением регулирующей кромкой.

Демпфирование волн давления с помощью нагнетательного клапана с дросселированием обратного потока.

Нагнетательный клапан 15 с дросселирова­нием обратного потока в конце очередного впрыскивания топлива предотвращает новое открытие распылителя форсунки, что исключает появление подвпрыскивания, которое возможно в ре­зультате появления волн давления или их отражений. Подвпрыскивание отрица­тельно сказывается на токсичности ОГ.

С началом подачи конус клапана открывает клапан. Теперь топливо нагнетается через штуцер и магистраль высокого давления к форсунке. По окончании на­гнетания давление топлива резко падает, и возвратная пружина прижимает ко­нус клапана к его седлу. Обратные вол­ны давления, возникающие при закры­тии форсунки, гасятся дросселем нагнетательного клапана, что предотвращает подвпрыскивание топлива в камеру сгорания.

Устройство опережения впрыскивания топлива

Наиболее благоприятно процесс сгорания, равно как и лучшая отдача дизеля по мощности, протекает только в том случае, когда момент начала сгорания соответствует определенному положению коленчатого вала или поршня в цилиндре Задачей устройства опережения впрыскивания является увеличение угла начала подачи топлива при повышении частоты вращения коленчатого вала. Это устройство, состоящее из датчика угла поворота приводного вала ТНВД, блока управления и электромагнитного клапана установки момента начала впрыскивания, обеспечивает оптимальный момент начала впрыскивания соот­ветственно условиям эксплуатации двигателя, чем компенсирует временной сдвиг, определяемый сокращением пе­риода впрыскивания и воспламенения при увеличении частоты вращения.

Устройство опережения впрыскивания, оснащенное гидравлическим приводом, встроено в нижнюю часть корпуса ТНВД поперек его продольной оси.

Рис. Устройство опережения впрыскивания:
1 – кулачковая шайба; 2 – шаровая цапфа; 3 – плунжер установки угла опережения впрыскивания; 4 – подводной/отвод­ной канал; 5 – регулировочный клапан; 6 – шиберный топливоподкачивающий насос; 7 – выход топлива; 8 – вход топлива; 9 – подвод от топлив­ного бака; 10 – пружина управля­ющего поршня; 11 – возвратная пружина; 12 – управляющий поршень; 13 – кольцеобразная камера гидравли­ческого упора; 14 – дроссель; 15 – электромагнитный клапан установки момента начала впрыскивания (в закрытом положении)

Кулачковая шайба 1 входит своей ша­ровой цапфой 2 в поперечное отверстие плунжера 3 так, что поступательное дви­жение последнего превращается в поворот кулачковой шайбы. В середине плунжера находится регулировочный клапан 5, кото­рый открывает и закрывает управляющие отверстия в плунжере. По оси плунжера 3 расположен нагруженный пружиной 10 управляющий поршень 12, который задает положение регулировочного клапана.

Поперек оси плунжера находится электромагнитный клапан 15 установки момента начала впрыскивания. Блок управления ТНВД воздействует на плунжер устройства опережения впры­скивания с помощью этого клапана (рис. 5.50), на который непрерыв­но подаются импульсы тока постоянной частоты и переменной скважности. Клапан изменяет давление, действующее на управляю­щий поршень.

Рис. Электромагнитный клапан установки момента начала впрыскивания:
1 – седло клапана; 2 – направление закрытия; 3 – игла клапана; 4 – якорь электромаг­нита; 5 – катушка; 6 – электромагнит

Регулирование начала впрыскивания

В зависимости от условий эксплуатации двигателя (нагрузка, частота вращения коленчатого вала, температура охлажда­ющей жидкости) блок управления рабо­той дизеля устанавливает не­обходимый угол опережения впрыскива­ния, который определяется соответству­ющим полем характеристик. Для обеспечения необходимого угла опережения впрыскивания кулачковая шайба поворачивается на определенный угол.

Регулятор начала впрыскивания в блоке управления ТНВД постоянно срав­нивает действительное значение момента начала впрыскивания с заданным. Если различие этих сигналов выше допусти­мого, регулятор изменяет момент начала впрыскивания с помощью электромаг­нитного клапана установки момента на­чала впрыскивания. Информацию о дей­ствительном моменте начала впрыскива­ния передает сигнал датчика утла поворо­та приводного вала ТНВД или, в качестве альтернативы, сигнал датчика подъема иглы распылителя форсунки.

Установка раннего опережения впрыскивания

На неработающем двигателе плунжер 3 установки угла опережения впрыскива­ния благодаря возвратной пру­жине 11 устанавливается на позднее впрыскивание. При работающем двига­теле давление топлива внутри ТНВД из­меняется клапаном регулирования давле­ния в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Давление топлива, про­ходящего через дроссель 14 в кольцеоб­разную камеру 13 гидравлического упора, сдвигает при закрытом электромагнит­ном клапане 15 управляющий поршень 12 в направлении положения «раньше», преодолевая силу пружины 10 поршня. Благодаря этому на более ранний угол опережения впрыскивания сдвигается и регулировочный клапан 5, связанный с управляющим поршнем, открывая канал 4, ведущий к камере за плунжером 3.

Топливо, поступая через этот канал, оказывает давление на плунжер, перемещая его в направлении положения «раньше». Осе­вое перемещение плунжера 3 преобразу­ется через шаровую цапфу 2 в поворот кулачковой шайбы 1 относительно вала привода ТНВД, что ведет к более раннему набеганию роликов на кулачки и обеспе­чивает более раннее начало впрыскива­ния. Возможность установки более ран­него утла опережения впрыскивания со­ставляет до 20° угла поворота кулачковой шайбы (соответственно 40° угла поворо­та коленчатого вала).

Установка позднего опережения впрыскивания

Электромагнитный клапан 15 установки момента начала впрыскивания открыва­ется, если он воспринимает сигнал от блока управления ТНВД. При его открытии снижается управляющее давление в кольцеобразной камере 13 гидравлического упора.

Управляющий поршень 12 переме­щается силой пружины 10 в направлении положения «позже». Когда регулировоч­ный клапан 5 открывает управляющее отверстие соединенное с каналом 4, тогда топливо начинает вытекать из полости за плунжером 3. Сила пружины 11 и реактивный момент на ку­лачковой шайбе 1 давят теперь на плун­жер 3 в направлении положения «позже», т. е. к исходному положению.

ТНВД на бензиновом и дизельном двигателе

Изначально насосы, обеспечивающие высокое давление, использовались исключительно для питания дизельных моторов. В бензиновых системах такая конструкция получила применение только в ДВС с непосредственным впрыском, где наиболее важны давление и точность подачи.

Насосы высокого давления имеют крайне сложную конструкцию, работают с повышенными нагрузками и требуют бережной эксплуатации. Важную роль играет качество топлива и отсутствие в нем примесей воды и абразивных частиц (например, пыли). При использовании ТНВД на бензиновом двигателе нагрузка меньше, чем на дизеле, что относительно продлевает срок его службы.

Располагается насос высокого давления в подкапотном пространстве в непосредственной близости от мотора (либо может устанавливаться на двигатель). Для его питания используется дополнительный подкачивающий топливный насос низкого давления. В зависимости от марки и категории автомобиля могут применяться различные типы ТНВД.

ТНВД разных конструкций и основные узлы

Главным рабочим механизмом насоса является плунжерная пара. Она состоит из плунжера (поршня) и втулки (гильзы). При перемещении поршня в гильзе формируется очень высокое давление, а потому для обеспечения безопасности и корректной работы пары, детали должны иметь высокую точность изготовления.

В силу этой особенности плунжерная пара в профессиональной сфере получила наименование прецизионная. Принцип работы плунжерной пары прост: поршень выполняет возвратно-поступательные движения внутри втулки и обеспечивает всасывание, сжатие и подачу топлива в надплунжерное пространство.

От механики к электронике

Механические насосы постепенно вытесняются агрегатами с электронной начинкой. Устройство и принцип работы узлов отличается тем, что все происходящие в ТНВД процессы регулируются электроникой. Здесь обеспечение максимально точного количества смеси, моментальная реакция на малейшее изменение динамики. Механическим насосам такие параметры недоступны. Электроника позволила снизить циклы нестабильного сгорания топлива, уменьшить нестабильность работы дизеля на холостом ходу.

Следующий шаг — двухфазный впрыск топлива, обеспечивающий полноту сгорания. Следствие — уменьшение выброса в атмосферу токсичных продуктов и увеличение КПД двигателя. При этом система контролирует:

  • положение педали газа;
  • частоту вращения распредвала двигателя;
  • температуру двигателя (охлаждающей жидкости);
  • скорость движения;
  • величину подъема иглы форсунки;
  • давление наддува воздуха;
  • температуру воздуха на впуске;
  • работу свечей накаливания.

ТНВД с электронными блоками управления снабжены программами самодиагностики, значительно расширяющими возможности использования насосов. Так, при возникновении ряда отказов система будет работать, обеспечивая движение транспортного средства. Полный отказ происходит при выходе из строя микропроцессоров.

Классификация и устройство ТНВД

Топливные насосы высокого давления классифицируются по ряду признаков. Прежде всего их разделяют по типу привода плунжеров: механические, пневматические и гидравлические системы. Их, в свою очередь, группируют как механизмы непосредственного действия и аккумуляторные.

В первом случае процессы нагнетания и впрыска рабочей жидкости происходят одновременно под действием плунжеров с механическим приводом. В конструкциях с аккумуляторным впрыском рабочие плунжеры приводятся в действие за счет двигателя посредством приводного вала.

Системы с механическим приводом в современном автомобилестроении применяются редко, поскольку они не обеспечивают необходимого уровня экологической безопасности.

По числу плунжеров топливные насосы высокого давления разделяются на многоплунжерные и распределительные.

Многоплунжерные ТНВД и особенности их конструкции

Рядный ТНВД

В многоплунжерных насосах для каждого цилиндра предусмотрен свой плунжер. Таким образом, каждая плунжерная пара обеспечивает подачу топлива в свой цилиндр. Конструктивно многоплунжерные насосы бывают двух типов:

  • Рядные – плунжерные пары расположены рядом с друг другом в один ряд.
  • V-образные – плунжерные пары расположены в два ряда и ориентированы друг к другу под углом от 75 до 120 градусов.

Принцип работы рядного ТНВД для дизельного двигателя заключается в том, что топливо движется по отдельным магистралям и направляется к форсункам мотора в заданном порядке. В классическом исполнении такие конструкции имеют механический привод кулачкового типа, соединенного с коленвалом двигателя.

Каждый кулачок приводит в движение соответствующий плунжер, заставляя его перемещаться внутри гильзы. Когда поршень перемещается вниз, происходит всасывание топлива. При движении вверх создается давление и открывается клапан нагнетательной магистрали.

В современных системах момент подачи топлива рассчитывается электронным блоком управления автомобиля, который получает сигналы от многочисленных датчиков. Это позволяет учесть такие факторы, как положение педали газа и частоту вращения коленчатого вала двигателя.

В ранних моделях автомобилей можно встретить механическое управление режимами работы рядного ТНВД. Для этого на кулачковом валу устанавливается специальная муфта с небольшими подвижными грузами. Под действием центробежных сил грузы смещаются вначале к внешним краям, а затем вновь к оси. Это, в свою очередь, провоцирует смещение кулачкового вала по отношению к приводу. Таким образом, чем больше частота вращения двигателя, тем раньше происходит впрыск.

Насосы V-образной формы работают по следующему принципу: специальный механизм поворота плунжеров соединен с рейками, воздействующими на втулки. Такая конструкция в сравнении с рядной отличается компактностью. Это позволяет повысить жесткость, укоротить кулачковый вал и добиться более высокого давления впрыска.

Как работают распределительные ТНВД?

В распределительных насосах один или два (у более мощных автомобилей) плунжера, которые подают топливо сразу в несколько цилиндров. Количество цилиндров в таких моторах может быть от 4 до 12. Подобные механизмы устанавливаются преимущественно на легковых автомобилях, поскольку относительно быстро изнашиваются. Именно этот тип ТНВД можно встретить в бензиновых двигателях.

Среди преимуществ распределительных насосов высокого давления можно назвать не только большую компактность в сравнении с многоплунжерными, но и большую точность подачи горючего. Главный недостаток – быстрый износ плунжеров.

Привод плунжера распределительного ТНВД представляет собой кулачковый механизм, который бывает трех видов:

Распределительный ТНВД
  • роторные;
  • торцевые (аксиальные);
  • с внешним приводом.

Наиболее часто встречаются торцевые приводы распределительных ТНВД. Такая конструкция предполагает только одну плунжерную пару. Она выполняет функцию распределителя, осуществляя подачу топлива к заданной форсунке мотора. Поршень при этом одновременно и перемещается вдоль втулки, и вращается вокруг своей оси.

Для этого в конструкции предусмотрена кулачковая шайба с роликами, которая прижимается роликами к неподвижному кольцу с пазами. В процессе вращения ролики входят в пазы кольца и приводят в движение шайбу. Последняя, в свою очередь, воздействует на плунжер, провоцируя его вращение. Движение поршня вдоль гильзы выполняет сжатие рабочей жидкости, тогда как вращение обеспечивает открытие и закрытие топливных каналов, соединенных с форсунками.

Системы с внешним приводом практически не применяются, поскольку не отличаются надежностью работы.

Привод роторного типа также называют внутренним кулачковым. Он имеет всего одну топливную секцию и от 2 до 4 плунжерных пар, расположенных радиально. В основе конструкции кулачковая шайба с пазами, внутри которой находится распредвал с плунжерами. Они приводятся в движение роликовыми башмаками, контактирующими с шайбой.

Особенностью этой конструкции является то, что втулки как самостоятельные элементы отсутствуют. Они представляют собой отверстия в распредвале насоса. Плунжеры движутся навстречу друг к другу, увеличивая и уменьшая общее надплунжерное пространство.

Принцип работы роторного привода схож с торцевым: вращение вала обеспечивает перемещение башмаков по поверхности шайбы, и они вдавливаются в пазы, толкая поршни и сжимая топливо. Затем под давлением топливо подается на распределитель и далее к форсункам.

Магистральные ТНВД системы Common Rail

Магистральный ТНВД

Топливные насосы высокого давления магистрального типа применяются в системах Common Rail. Последняя предполагает аккумуляцию топлива в рампе перед его подачей к форсункам. Конструктивно этот тип насосов может иметь до 3 плунжеров, что позволяет достигать высоких уровней давления.

Движение плунжеров обеспечивается за счет воздействия кулачковой шайбы (вала), совершающей вращательные движения, а также специальной пружины. В заданный момент времени под действием кулачка пружина перемещает поршень вниз, что приводит к расширению надплунжерного пространства.

При этом воздух в камере разряжается, провоцируя раскрытие обратного клапана всасывающей магистрали и подачу топлива в камеру. Когда давление в камере увеличивается, клапан закрывается и поршень начинает обратное движение, сжимая топливо. При достижении нужного уровня давления открывается клапан нагнетательного канала и топливо поступает в рампу.

Способы дозирования топлива в ТНВД

Помимо основных классификаций, автомобильные насосы высокого давления разделяют по принципу дозирования топлива. Существуют три типа регулирования цикловой подачи:

  • с отсечкой в конце подачи топлива;
  • с дросселированием на впуске;
  • комбинированный.

Для дизельных систем клапанного типа основным способом регулирования цикловой подачи является перепуск топлива при нагнетательном движении поршня. При этом изменяется геометрический активный ход плунжера. В такой системе в начале нагнетательной магистрали устанавливается перепускной клапан, который срабатывает при превышении заданного уровня давления и отправляет часть топлива обратно в бак.

В распределительных насосах преимущественно выполняется дросселирование на впуске, при котором часть рабочей жидкости из контура высокого давления перенаправляется во всасывающую полость. В системах с торцевым приводом количество подаваемого топлива регулируется центробежной муфтой или электромагнитным клапаном, которые перемещают неподвижное регулировочное кольцо в заданное положение.

Исходя из типа привода аккумуляторные системы ТНВД могут использовать несколько способов регулировки цикловой подачи:

  • механическое, или электронное регулирование времени срабатывания дозирующего устройства (иглы распылителя, клапана);
  • пружинное запирание дозатора.

В современных магистральных системах количество топлива регулируется электронным блоком управления, раскрывающим дозирующий клапан на строго рассчитанную величину.

Оптимальные условия сгорания

Если впрыскивать топливо в цилиндр слишком рано, когда температура сжимаемого воздуха недостаточно высока, топливо будет плохо испаряться и часть его до самовоспламенения успеет осесть на стенках камеры. В этом случае горючее сгорает частично и работа дизеля ухудшается. Кроме того, из-за начавшегося сгорания топлива повышается давление газов в камере, которые будут противодействовать движению поршня, до прихода в верхнюю мертвую точку.

Работа дизеля ухудшается также и при слишком позднем впрыске. Топливо в этом случае сгорает при такте расширения, когда скорость сгорания понижается, а поверхность соприкосновения горячих газов со стенками цилиндра увеличивается. В этом случае много тепла будет отдано в охлаждающую воду и выброшено с отработавшими газами.

Чтобы форсунка впрыскивала с требуемым опережением, топливному насосу необходимо подавать горючее еще раньше, так как от момента начала подачи топлива насосом до впрыска из форсунки проходит некоторое время.

Угол, на который повернется коленчатый вал от положения, соответствующего началу подачи топлива насосом, до положения, при котором поршень придет в верхнюю мертвую точку, называют углом опережения подачи.

Угол опережения подачи топлива, больше угла опережения впрыска.
В конструкции топливного насоса или его привода предусматривается устройство, позволяющее изменять угол опережения подачи топлива.

Для каждого типа дизеля в зависимости от режимов работы, существуют подходящие значения угла опережения подачи топлива.

 

Динамическая регулировка угла впрыска на VW Т4 2,5 TDI двигатель ACV, пошаговая инструкция для ACV AJT AHY AXG AYC AYY AXL AUF
vwts.ru/forum/index.php?showtopic=155501

Угол Опережения Впрыска(УОВ) 4х и 5ти цилиндровые дизеля

Вариант
Метод роботы прост. Вкручиваем приспособу в отверстие (предварительно выкрутив заглушку, которая находитса по середине между трубками). Ставим двигатель по ВМТ (метка на маховику должна совпадать с меткой на ТНВД). Закрепляем индик.головку с натягом в 2мм (натяг для разних головок можна делать разный, потомучто у Вас может быть головка с робочим ходом на 2мм). Потом медленно крутим двигатель назад от хода движения кол-вала до того момента пока стрелка микрометра не остановитса (будет опредилённый участок движения кол-вала когда стрелка будет стоять).
Обнуляем микрометр и медленно начинаем крутить кол-вал (за болт шкива кол-вала) по ходу его правильного движения пока не совместится метка ВМТ на маховике. Смотрим что показывает микрометр. Если данные показываемые микрометром совпадают с номинальными то всё в порядке.
Если данные не совпадают то на 2.4д и 2.5 тди производим регулировку самим ТНВД проворачивая его в нужную сторону (предварительно отпустив гайки крепления и трубки, чтоб не поломать), или проворачивая шестерню ТНВД при отпущеном болте шестерни привода ТНВД на роспредвале.
На 1.9д и тд регулировку производим поворотом розрезной шестерни ТНВД, предварительно отпустив три контрогаюсчих болта.
Писле регулировки повторите операцию по проверке регулировке угла снова, для того чтобы убедится что Вы всё сдалали правельно!

Данные по регулировке:
— 1.6д CS Т-3 (79-90) — 0.90мм
— 1.6тд JX Т-3 (79-90) — 0.90мм
— 1.7д KY Т-3 (79-90) — 0.09мм (допустимая погрешность 0.02мм)
— 1.9д 1Х Т-4 (90-96) — 1мм (допустимая погрешность 0.02мм)
— 1.9тд ABL Т-4 (92-03) — 0.90мм (допустимая погрешность 0.02мм)
— 2.4д ААB Т-4 (90-97) — 1мм (допустимая погрешность 0.02мм)
— 2.4д AJA Т-4 (97-03) — 0.90мм (допустимая погрешность 0.02мм)
— 2.5тди все Т-4 (95-03) — 0.55мм

Для установки прибора, необходимо отвернуть центральную пробку над плунжером ТНВД. Она расположена между штуцерами высокого давления, имеет головку под ключ 12 и весьма плотно затянута. Отворачивать ее надо головкой или накидным ключом, предварительно промыв пространство около нее. После удаления пробки необходимо проверить, где осталась медная уплотнительная шайба — на пробке или в насосе. Если в насосе — ее надо удалить и надеть на пробку. Кстати, пробку рекомендуется не класть, а поставить на головку в какую, либо чистую банку. Это будет гарантия от потери и занесения грязи. Особое внимание надо обратить на абсолютную чистоту индикаторного приспособления, ибо вы внедряетесь в самое сердце ТНВД. Попутно следует отметить, что при работе с топливной аппаратурой финишной операцией промывки деталей должно быть ополаскивание или сливание. Применение на заключительном этапе ткани или бумаги не допускается.

Индикаторное приспособление вворачивается вместо пробки в головку насоса. Затяжка должна быть плотной. Перемещением индикаторной головки вдоль проставки необходимо добиться примерно трехмиллиметрового натяга индикаторной головки (всего она имеет ход 10 мм). После этого головка фиксируется зажимом на проставке. Коленчатый вал должен при этом находиться в положении ВМТ, в том самом в котором мы оставили его после проверки совпадения фиксаторов. Иначе говоря, в положении ВМТ первого цилиндра на такте сжатия.

Теперь надо плавно повернуть коленчатый вал ПРОТИВ хода и одновременно смотреть на стрелку индикатора. В начале поворота коленчатого вала стрелка индикатора начнет поворачиваться против часовой стрелки, но затем остановится. Угол поворота коленвала потребный для этого составляет около 30 градусов. Если поворачивать коленвал дальше в том же направлении стрелка индикатора, постояв на месте, пойдет в обратную сторону, но нас эта фаза не интересует и нам надо остановить коленчатый вал сразу же или чуть позже того, как стрелка индикатора остановится. В этом месте ноль шкалы индикатора надо подвести к его стрелке (шкала прибора поворотная). Технологи называют эту операцию обнулением индикатора.

Теперь поворачиваем коленчатый вал в направлении нормального вращения (по ходу) и, следя за показаниями индикатора, снова подводим коленвал к ВМТ с максимальной точностью. Следить за стрелкой индикатора необходимо потому, что за один миллиметр перемещения стрелка индикатора совершает один оборот и неопытный может легко ошибиться в показаниях прибора. Причем ошибка может составить (как чаще всего и бывает) целый миллиметр.

Если все собрано правильно, а ТНВД при монтаже на мотор ставился примерно в среднее положение круговых пазов на опорном фланце, то показания индикатора составят 0,5-1,5 мм. Теперь, оставив коленвал в положении ВМТ, надо ослабить единственный затянутый болт на фланце ТНВД и повернуть ТНВД вокруг своей оси в ту или другую сторону до показаний индикатора, соответствующих документации на мотор. Для разных моторов VW эта величина разная но, как правило, она составляет 0,8-1,0 мм. Точность установки плюс-минус 0,02 мм. Ослабленный болт затягиваем и проверяем качество выполнения работы.

Для этого снова поворачиваем коленвал против хода до остановки стрелки индикатора, проверяем — не ушел ли ноль на индикаторе, а затем начинаем медленно поворачивать коленвал по ходу, глядя уже только на стрелку индикатора. Как только стрелка индикатора подойдет к требуемому положению (например 0,8мм.) вал останавливаем и смотрим — совместилась ли метка ВМТ на маховике. Если совместилась, то все трудности уже позади. Снимаем приспособление и заворачиваем назад пробку, не забыв сполоснуть ее. Ставим на место трубки высокого давления, обязательно ополоснув штуцера и пролив трубки изнутри топливом.

Кратко об устройстве

Common Rail: это словосочетание у всех на слуху, и многие даже знают, что это такое. Говоря простым языком, это не что иное, как система впрыска дизельного топлива из общей магистрали непосредственно в цилиндр двигателя под очень высоким давлением (1 600 – 1 800 бар). Некоторые скажут: но ведь дизтопливо уже давно впрыскивается непосредственно, в чем же особенность? Ответ лежит на поверхности, в самом названии: это «единая магистраль».

Менять или… чинить: как и зачем ремонтируют амортизаторы Замена стойки или амортизатора с точки зрения работы – не очень дорогостоящее событие, даже на довольно дорогих автомобилях, ведь это дело нехитрое. Но когда дело доходит до стоимости детали…

Раньше, до появления Common Rail, дизтопливо под давлением, создаваемым ТНВД (топливным насосом высокого давления) отправлялось сразу к форсунке, через которую впрыскивалось в цилиндр. В новой же системе насос нагнетает топливо в топливную рампу, которая сама по себе является аккумулятором – а уже от рампы топливо по трубкам подводится к форсункам.

Благодаря подобной схеме получается, что все форсунки имеют в своем распоряжение топливо под одинаковым давлением в любое время и в любом количестве – причем давление это довольно высокое. Оно необходимо для лучшего распыления и, следовательно, смешивания топлива с воздухом, а значит, для более полного сгорания. Все это – звенья цепи, ведущей к повышению эффективности работы ДВС.

Почему нельзя было обойтись без общей топливной рампы? Чтобы ответить себе на этот вопрос, попробуйте надуть до максимального размера воздушный шарик за один присест. Если вы кит, то справитесь без проблем. Если же вы человек, то придется или очень постараться, или просто сделать несколько вдохов и выдохов. Так и здесь: систему питает небольшой насос высокого давления с малыми потерями на трение, но с возможностью накачать 1600 бар в трубку, называемую топливной рампой.

Следующий элемент в схеме – форсунки. В современных моторах они могут быть электромагнитными или пьезоэлектрическими. Вторые, к слову – последнее слово техники в дизелестроении.

Для завершения схематической картины работы Common Rail добавим, что топливо от рампы подается к форсункам, но не запирается в самой рампе, а отводится через сливной канал. По сути, топливо в системе постоянно циркулирует, но как только сигнал «приходит» на электромагнитный клапан, он «открывает» форсунку, и топливо распыляется в цилиндр. Кстати, именно об устройстве и работе форсунок мы поговорим в следующей статье.

Устройство ТНВД

Конструктивно насосы могут быть роторными или, как в нашем случае, плунжерными. Так как в наше поле зрения попал плунжерный насос, и на данный момент он более распространен, то и рассматривать мы будем различные вариации этой конструкции.

Принцип работы предельно прост: подпружиненный плунжер двигается внутри стакана, набирая и выталкивая из полости над ним дизтопливо. Перемещается плунжер благодаря кулачковому валу. Зачастую конструктивно в корпус установлено три плунжера. В полости над плунжером установлены односторонние клапаны на впуск и выпуск. В общем, насос устроен почти как сердце.

Если обратиться к деталям, то можно выделить три типа ТНВД.

Первый – «голый» насос: топливо к нему подкачивается отдельным насосом, смонтированным в баке. Второй – ТНВД с регулятором давления. И, наконец, третий – на котором установлен и подкачивающий насос, и регулятор давления, который в случае необходимости сбрасывает топливо под избыточным давлением в «обратку».

Существуют также небольшие отличия и в конструкции плунжеров. Для наглядности мы разбирали и ремонтировали ТНВД с плунжером, перемещающимся в стакане, который можно извлечь из корпуса и заменить в сборе. Однако есть и конструкции, в которых сам корпус исполняет роль стакана. В принципе, о механике здесь больше ничего и не скажешь – она простейшая.

Что может поломаться?

Первый и чуть ли не единственный враг всех деталей топливной аппаратуры дизельного двигателя – вода. Не исключение здесь и ТНВД с прецизионной подгонкой пары плунжер-стакан и клапанами. Помните статью про дизельный фильтр-отстойник с краном для слива воды? Так вот если не следить за водой в отстойнике, то в один момент ваш автомобиль потеряет тягу «на низах», а может и во всем диапазоне оборотов – как повезет. Впрочем, справедливости ради нужно сказать, что зачастую качество нашего дизтоплива оставляет желать лучшего, потому даже если каждый день сливать воду из отстойника, но при этом заправляться на подозрительных станциях – результат будет такой же.

Вода, вода, кругом вода: зачем и как менять топливный фильтр на дизеле Казалось бы: снял старый и поставил новый. О чём речь-то? Но в жизни просто только кредит под 30% получить, всё остальное всегда чуть сложнее, чем кажется. Тем более если речь идёт о дизель…

Еще один момент, который нужно выделить в самом начале: ни в коем случае нельзя давать работать ТНВД «на сухую» – иными словами, надо исключить пуск двигателя без прокачки топливной системы. ТНВД смазывается топливом, а работа без смазки «приговорит» его в считанные минуты.

Любая поломка ТНВД так или иначе связана с коррозией или попаданием посторонних частиц на рабочие поверхности. Именно она может стать причиной подклинившего плунжера или односторонних клапанов. К поломкам также можно отнести износ втулок вала в передней крышке корпуса ТНВД. Не редкость – износ сальника вала. Но втулки и сальник – просто мелочи по сравнению с коррозией.

Конечно, в предыдущем абзаце упомянуты не все возможные поломки. Могут, например, порваться и уплотнительные кольца крышек корпуса или фланца (в зависимости от конструкции) – но это обычно случается только в процессе разборки. Выйти из строя может регулятор давления – как его электрическая, так и механическая часть. Этим список потенциальных неисправностей, пожалуй, можно завершить.

Зато по топливоподкачивающему насосу вопросов обычно не возникает, так как там ломаться попросту нечему. Он являет собой обычный шестеренный насос внешнего зацепления – такой же, как масляный насос на Жигулях.

Начало

В любом уважающем себя и клиента сервисе перед тем, как лезть в «железо», выполняют компьютерную диагностику двигателя и его систем. Благодаря ей можно локализовать поломку – вернее, приблизительно понять, кто именно стал виновником неправильной работы двигателя. Окончательно убедившись, что это ТНВД, его направляют в ремонтный цех.

Здесь первым делом насос устанавливают на специальный диагностический стенд и подключают к нему все необходимые трубки. Выбрав в меню по номеру детали искомый набор букв и цифр, запускают процесс диагностики. Самое удобное здесь то, что работа стенда построена на системе подсказок. Выполняя заданную программу диагностики, мастер видит результаты испытания в реальном времени и на их основании делает выводы.

Уже на данном этапе мастер может понять, в чем проблема и каков приблизительный масштаб предстоящих работ и затрат.

В работу!

Как уже упоминалось выше, мы для наглядности разбирали ТНВД с возможностью замены пары стакан-плунжер. Это немного устаревшая конструкция, но для понимания устройства – самый оптимальный вариант. Итак, поместив насос в сборе на поворотный стол и закрепив его на нем, мы выкрутили элементы крепления и сняли переднюю крышку.

Сальник и втулка отправляются под замену в любом случае.

После этого шага сразу стало понятно, почему насос не создавал нужного давления: из-за коррозии, которая «победила» почти все внутренности ТНВД, завис один из плунжеров, результат – сниженная производительность. Далее мы сняли крышку подклинившего плунжера вместе с клапанами.

Сняв крышку, мы извлекли стакан с плунжером.

Мастер, немного поработав плунжером, сделал вывод, что можно попробовать его разработать, но лучше, конечно, заменить. Это зависит от решения клиента – или оставить все как есть, фактически ожидая очередного подклинивания, или заменить пару. Остальная коррозия, что видна в корпусе, будет удалена без особых проблем.

Кстати клапаны тоже поставляются как детали, потому заменить их не проблема – весь вопрос в цене.

Уплотнительные кольца под крышками также подлежат замене.

Таким же образом мы извлекли оставшиеся плунжеры – они были в нормальном рабочем состоянии. В итоге было принято решение заменить все плунжерные пары и клапаны. Никакие расточки или шлифовки не предусмотрены: заложили производители возможность замены основных деталей – и на том спасибо. Хотя случись аналогичная беда с более современным насосом, без крышек и без стаканов — пришлось бы заменять весь корпус ТНВД.

Дорого и сложно: что ломается в рулевых рейках с ГУР, и как их ремонтируют Реечный рулевой механизм с интегрированной системой гидроусилителя рулевого управления или, проще говоря, рейка с гидроусилителем – это то, ремонта чего надеется избежать хозяин любого подер…

Именно такой насос мы использовали как пример на диагностическом стенде. Вот такой неоднозначный жест от производителей – вроде и намерения благие (повышенная прочность и износостойкость, уменьшенная цена производства), но и возможностей для ремонта куда меньше. Именно поэтому нужно помнить: чем автомобиль моложе, тем вероятность агрегатного ремонта – такого, когда заменяют весь агрегат в сборе – выше.

По окончании работ

После замены деталей и сборки насос снова ставят на стенд для диагностики. И если хоть один из параметров выйдет в «красную» зону, то насос вернется на верстак под разборку с последующим, уже повторным, ремонтом. Полностью исправный насос необходимо запечатать в герметичную упаковку, чтобы исключить попадание внутрь влаги. Ну а далее – только установка обратно на двигатель.

Главные причины неисправностей

ТНВД является дорогостоящим устройством, которое очень требовательно к качеству топлива и смазочных материалов. Если автомобиль эксплуатируется на горючем низкого качества, такое топливо обязательно содержит твердые частицы, пыль, молекулы воды и т.д. Все это ведет к выходу из строя плунжерных пар, которые установлены в насосе с минимальным допуском, измеряющимся в микронах.

Низкокачественное топливо с легкостью выводит из строя форсунки, которые отвечают за процесс распыления и впрыска топлива.

Распространенные признаки неисправностей в работе ТНВД и форсунок представляют собой следующие отклонения от нормы:

  • расход топлива заметно увеличен;
  • отмечается повышенная дымность выхлопа;
  • в процессе работы присутствуют посторонние звуки и шум;
  • мощность и отдача от ДВС заметно падают;
  • наблюдается затрудненный пуск;

Современные моторы с ТНВД оснащены электронной системой топливного впрыска. ЭБУ дозирует подачу топлива в цилиндры, распределяет этот процесс по времени, определяет нужное количество дизтоплива. Если владелец замечает малейшие перебои в работе двигателя, то это является безотлагательным поводом для немедленного обращения в сервис. Силовую установку и топливную систему тщательно исследуют при помощи профессионального диагностического оборудования. Во время диагностики специалисты определяют многочисленные показатели, среди которых первостепенными являются:

  • степень равномерности подачи топлива;
  • давление и его стабильность;
  • частота вращения вала;

Эволюция устройства

Ужесточение экологических норм и требований касательно выбросов вредных веществ в атмосферу привело к тому, что механические топливные насосы высокого давления для дизельных автомобилей стали вытесняться системами с электронной регулировкой. Механический насос попросту не смог обеспечить дозирование топлива с необходимой высокой точностью, а также не был в состоянии максимально быстро реагировать на динамично меняющиеся режимы работы двигателя.

Всемирно известные производители Bosch, Nippon Denso и другие предложили системы электронного управления подачей топлива. Указанные разработки основывались на топливном насосе VЕ. Такие системы позволяли добиться повышения точности дозирования топлива в каждый цилиндр по отдельности.

Внедрение электронных систем обеспечивало уменьшение между циклами нестабильности процесса сгорания топливно-воздушной смеси, а также снижение неравномерностей в процессе работы дизельного двигателя на холостом ходу.

Некоторые системы имели в своей конструкции клапан быстрого действия, что позволило разделить процесс впрыска топлива на две фазы. Двухфазный впрыск привел к конечному уменьшению жесткости самого процесса сгорания смеси.

Полученная точность в процессе управления системой впрыска обеспечила снижение выбросов токсичных веществ благодаря более полному сгоранию топливно-воздушной смеси, а возросшая эффективность такого сгорания повысила КПД двигателя и увеличила итоговую мощность силовой установки.

Электронные системы получили топливные насосы распределительного типа. Такие насосы оборудованы управляемыми устройствами, которые осуществляют регулировку положения дозатора. Дополнительно имеется клапан для опережения впрыска горючего.

Принцип работы системы

ЭБУ получает соответствующие сигналы от различных датчиков. Учитывается положение педали газа, частота вращения вала двигателя, температура охлаждающей жидкости и температура самого топлива. Электронный блок управления получает данные о подъеме иглы форсунок, скорости движения транспортного средства, давлении наддува воздуха и его температуре на впуске.

ЭБУ обрабатывает полученную от датчиков информацию, а затем посылает сигнал на ТНВД. Это обеспечивает подачу необходимого и оптимального количества топлива к форсункам. Дополнительно обеспечивается наилучший угол опережения впрыска с учетом конкретных условий работы двигателя. Любая дополнительная нагрузка сразу отмечается ЭБУ, на ТНВД приходит сигнал и происходит увеличение топливоподачи для компенсации возросших нагрузок.

Электронный блок управления осуществляет контроль за работой свечей накаливания. ЭБУ следит за периодом накаливания, режимом работы свечей накаливания и периодом после накаливания. Все это происходит с учетом зависимости от температуры.

Ниже приведена схема электронного регулирования одноплунжерного насоса VE от Bosch для дизельного мотора:

  1. датчик начала впрыска;
  2. датчик частоты вращения коленвала и ВМТ;
  3. воздухорасходомер;
  4. датчик температуры ОЖ;
  5. датчик положения педали газа;
  6. блок управления;
  7. устройство ускорителя пуска и прогрева ДВС;
  8. устройство для управления клапаном рециркуляции отработанных газов;
  9. устройство для управления углом опережения топливного впрыска;
  10. устройство для управления приводом дозирующей муфты;
  11. датчик хода дозатора;
  12. датчик температуры топлива;
  13. топливный насос высокого давления;

Ключевым элементом в данной системе выступает устройство для перемещения дозирующей муфты ТНВД (10). Управляет процессами подачи топлива блок управления (6). Информация поступает в блок от датчиков:

  • датчик начала впрыска , который установлен в одной из форсунок (1);
  • датчик ВМТ и частоты вращения коленвала (2);
  • воздухорасходомер (3);
  • датчик температуры охлаждающей жидкости (4);
  • датчик положения педали акселератора (5);

В памяти блока управления хранятся заданные оптимальные характеристики. Основываясь на информации от датчиков, ЭБУ посылает сигналы на механизмы управления цикловой подачей и углом опережения впрыска. Так происходит регулировка величины цикловой подачи топлива в различных режимах работы силового агрегата, а также в момент холодного запуска двигателя.

Исполнительные устройства имеют потенциометр, который посылает обратный сигнал в ЭБУ, благодаря чему определяется точное положение дозирующей муфты. Регулировка угла опережения впрыскивания топлива происходит по аналогичному принципу.

ЭБУ отвечает за создание сигналов, которые обеспечивают регулировку многочисленных процессов. Блок управления стабилизирует частоту вращения в режиме холостого хода, регулирует рециркуляцию отработанных газов с определением показателей по сигналам датчика массового расхода воздуха. Блок сопоставляет сигналы в реальном времени от датчиков с теми значениями, которые в нем запрограммированы в виде оптимальных. Далее происходит передача выходного сигнала от ЭБУ на сервомеханизм, который обеспечивает необходимое положение дозирующей муфты. При этом достигается высокая точность регулирования.

Данная система имеет программу самодиагностики. Это позволяет осуществлять отработку аварийных режимов для обеспечения движения транспортного средства даже при наличии ряда определенных неисправностей. Полный отказ происходит только при поломке микропроцессора ЭБУ.

Наиболее распространенным решением регулировки цикловой подачи для одноплунжерного насоса высокого давления распределительного типа является использование электромагнита (6). Такой магнит имеет поворотный сердечник, конец которого соединяется посредством эксцентрика с дозирующей муфтой (5). Электрический ток проходит в обмотке электромагнита, при этом угол поворота сердечника может быть от 0 до 60°. Так происходит перемещение дозирующей муфты (5). Данная муфта в итоге регулирует цикловую подачу ТНВД.

Одноплунжерный насос с электронным управлением

  1. ТНВД;
  2. электромагнитный клапан для управления автоматом опережения впрыска топлива;
  3. жиклер;
  4. цилиндр автомата опережения впрыска;
  5. дозатор;
  6. электромагнитное устройство изменения топливоподачи;
  7. ЭБУ;
  8. датчик температуры, давления наддува, положения регулятора топливоподачи;
  9. рычаг управления;
  10. возврат топлива;
  11. топливоподача к форсунке;

Автомат опережения впрыска управляется электромагнитным клапаном (2). Данный клапан обеспечивает регулировку давления топлива, которое действует на поршень автомата. Для клапана характерна работа в импульсном режиме по принципу «открытие — закрытие». Это позволяет модулировать давление, что зависит от частоты вращения вала ДВС. В момент открытия клапана давление падает, а это влечет за собой уменьшение угла опережения впрыска. Закрытый клапан обеспечивает увеличение давления, которое перемещает поршень автомата в сторону, когда угол опережения впрыска будет увеличен.

Данные импульсы ЭМК определяются ЭБУ и зависят от режима работы и температурных показателей двигателя. Момент начала впрыска определяется при помощи того, что одна из форсунок оборудована индукционным датчиком подъема иглы.

Исполнительные механизмы, которые оказывают воздействие на элементы управления топливоподачей в ТНВД распределительного типа, являются пропорциональными электромагнитными, линейными, моментными или шаговыми электродвигателями, которые выступают в роли привода для дозатора топлива в указанных насосах.

Форсунка с датчиком подъема иглы

Электромагнитный исполнительный механизм распределительного типа состоит из датчика хода дозатора, самого исполняющего устройства, дозатора, клапана изменения угла начала впрыска, который оборудован электромагнитным приводом. Форсунка имеет в своем корпусе встроенную катушку возбуждения (2). ЭБУ подает туда определенное опорное напряжение. Это сделано для поддержания тока в электроцепи постоянным и независимо от температурных колебаний.

Форсунка, оборудованная датчиком подъема иглы, состоит из:

  • регулировочного винта (1);
  • катушки возбуждения (2);
  • штока (3);
  • проводки (4);
  • электроразъема (4);

Указанный ток в результате обеспечивает создание вокруг катушки магнитного поля. В момент поднятия иглы форсунки сердечник (3) осуществляет изменение магнитного поля. Это вызывает изменение напряжения и сигнала. Когда игла находится в процессе подъема, тогда импульс достигает своего пика и определяется ЭБУ, который управляет углом опережения впрыска.

Полученный импульс электронный блок управления сравнивает с данными в своей памяти, которые соответствуют различным режимам и условиям работы дизельного агрегата. Затем ЭБУ осуществляет посылку возвратного сигнала на электромагнитный клапан. Указанный клапан соединен с рабочей камерой автомата опережения впрыскивания. Давление, воздействующее на поршень автомата, начинает изменяться. Результатом становится перемещение поршня под действием пружины. Так изменяется угол опережения впрыска.

Максимальным показателем давления, которое достигается при помощи электронного управления подачей топлива на основе топливного насоса VЕ, является показатель в 150 кгс/см2. Стоит отметить, что данная схема является сложной и устаревшей, напряжения в кулачковом приводе не имеют дальнейшей перспективы развития. Следующим этапом развития ТНВД являются схемы нового поколения.
Источники


  • http://KrutiMotor.ru/toplivnyj-nasos-vysokogo-davleniya-tnvd/
  • https://autodromo.ru/articles/toplivnyy-nasos-vysokogo-davleniya-tnvd-vidy-ustroystvo-princip-raboty
  • https://ustroistvo-avtomobilya.ru/dizel-naya-toplivnaya-apparatura/tnvd/toplivny-j-nasos-vy-sokogo-davleniya-vp-44/
  • https://scart-avto.ru/remont/ustroystvo-i-printsip-raboty-toplivnogo-nasosa-vysokogo/
  • https://TechAutoPort.ru/dvigatel/toplivnaya-sistema/tnvd.html
  • https://autobryansk.info/kakoj-ugol-nazyvajut-uglom-operezhenija.html
  • https://www.kolesa.ru/article/moj-dorogoj-dizel-pochemu-lomayutsya-tnvd-i-kak-ih-chinyat

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт автомобиля, решение проблем с авто