пристрій ТНВД

1. види ТНВД
2. Основний робочий вузол
3. Особливості конструкції і принцип функціонування рядного ТНВД
4. Розподільчий тип ТНВД
5. торцевої тип
6. роторний тип
7. ТНВД системи Common Rail
8. Насоси низького тиску (топливоподкачивающие)

Наша сеть партнеров Banwar

Одним з основних складових системи харчування дизельної силової установки є насос, що забезпечує подачу палива під високим тиском на форсунки. Повна назва - паливний насос високого тиску (абревіатура - ТНВД). Крім дизельних моторів такий насос застосовується і в бензинових агрегатах з інжекторної системою, у якій подача бензину здійснюється безпосередньо в циліндри.

Цей вузол системи харчування має досить складну конструкцію, оскільки в його завдання входить не тільки нагнітання дизпалива, але ще і подача його на форсунки в строго певні моменти. Загалом, від його роботи безпосередньо залежить функціонування силової установки.

види ТНВД

Існує кілька типів дизельних паливних систем, що мають різні конструктивні особливості. Це в свою чергу впливає на пристрій ТНВД. Так, на дизелях можуть використовуватися насоси:

• рядні;
• розподільні;
• магістральні.

Незважаючи на відмінності в конструкції, у всіх використовується один і той же основний робочий вузол - плунжерні пара. Саме вона забезпечує нагнітання тиску.

Основний робочий вузол

Складається ця пара з двох частин - поршня (він же плунжер) і гільзи (втулки). Оскільки в вузлі створюється високий тиск, то витоку між складовими елементами не допускаються. Тому робочі поверхні поршня і гільзи мають високу ступінь обробки, тому не рідко пару називають прецизійної.

Плунжерная пара

Суть роботи пари побудована на зворотно-поступальному переміщенні плунжера всередині втулки. При цьому за допомогою каналів або клапанів забезпечується потрапляння палива в надплунжерний порожнину і відведення його після стиснення.

Робота плунжерній пари

Працює все так: при переміщенні поршня вниз відкривається канал або клапан подачі (залежить від пристрою ТНВД), і паливо закачується в порожнину. При пересуванні вгору подача припиняється (канал або клапан закривається) і плунжер починає стискати дизпаливо. При досягненні певного значення тиску відкривається нагнітальний клапан і дизпаливо (вже знаходиться в стислому стані) виходить в магістраль, ведучу до форсунок.

Загалом, робота самої плунжерній пари дуже проста, але існує безліч нюансів і особливостей, в тому числі і конструктивних, які впливають на функціонування цього вузла. Тому принцип роботи ТНВД слід розглядати окремо по кожному із зазначених видів.

Особливості конструкції і принцип функціонування рядного ТНВД

Рядний вид є «родоначальником» насосів високого тиску, оскільки саме ці ТНВД використовувалися на перших дизельних установках і застосування він, хоч уже й обмежене, знаходить і зараз.

Особливість його полягає в тому, що для кожної форсунки передбачена своя паливна секція (з однієї робочої парою). Всі секції розміщені в ряд, звідси і назва типу ТНВД. Різновидом його є V-подібний насос, у якого секції розташовуються в два ряди. Також варто відзначити, що він повністю механічний, і тільки в останніх модифікаціях стали використовувати електромеханічні регулятори моменту подачі палива.

V-подібний ТНВД

У ньому плунжери наводяться в дію від кулачкового вала, який отримує обертання за допомогою приводу від коленвала. При цьому кулачки впливають на поршні секції не безпосередньо, а через роликові штовхачі. Ще Одне пересування плунжера забезпечується пружиною.

Цікаво в цьому типі ТНВД організована регулювання кількості палива, що подається на форсунки після стиснення. Для цього в гільзі зроблено два отвори - впускний і випускний, причому перше знаходиться нижче другого. Також на робочій поверхні поршня зроблена гвинтова проточка. За рахунок проворота гільзи щодо плунжера і вдається регулювати порції палива.

А працює все так: при русі вгору, поршень перекриває обидва отвори, і починається стиск палива. Але при піднятті до певного рівня, проточка на поршні з'єднується із зливним отвором, через що тиск падає, оскільки паливо починає стікати по проточці, і нагнітальний клапан закривається, припиняючи його закачування в магістраль. За рахунок зміни розташування зливного отвору щодо плунжера можна регулювати рівень збігу його з проточкою.

Наприклад, при роботі мотора під навантаженням необхідно забезпечити подачу більшої кількості палива. Для цього втулка повертається так, щоб отвір з проточкою збіглося якомога пізніше, тим самим порція дизпалива, яка пройде через нагнітальний клапан, буде збільшена.

Для провороту втулки використовується рейка, яка має постійне зачеплення із зубчастим сектором, встановленим на зовнішній поверхні гільзи. Причому ця рейка впливає на всі паливні секції одночасно, що забезпечує синхронність регулювання дозування.

рядний ТНВД

Як уже відзначено, ТНВД крім стиснення забезпечує ще й дотримання моменту уприскування. Причому в рядном типі це організовано дуже просто - плунжерні пара спрацьовує точно на кінці такту стиснення. Але тут є дуже важливий момент - чим більше порція палива, що впорскується, тим більше часу потрібно, щоб його подати. Тобто, при роботі мотора під навантаженням, уприскування повинен початися раніше.

І це забезпечує регулятор випередження моменту уприскування. У повністю механічному насосі в його якості виступає відцентрова муфта, встановлена ​​на кулачковому валу насоса.

У конструкцію цієї муфти входять підпружинені важки, які за рахунок відцентрової сили можуть розходитися, долаючи зусилля пружин. Ця розбіжність призводить до того, що кулачковий вал змінює кут (провертається) щодо свого приводу. Тобто, чим вище швидкість обертання цього валу, тим на більший кут важки його провернуть. В результаті кулачок буде раніше набігати на штовхач плунжера і момент початку впорскування змінюється.

відцентрова муфта

Також в конструкції використовується електромеханічний регулятор моменту подачі палива. У такій конструкції електроніка за допомогою датчиків відстежує параметри роботи силової установки і на їх основі через виконавчі механізми управляє кутом початку подачі дизпалива.

Механічний регулятор моменту подачі палива

Насоси рядного типу відрізняються високою надійністю і невибагливістю до якості палива. Але через низку недоліків, серед яких значні габаритні розміри і порівняно повільне реагування на зміну режимів роботи двигуна, використання цього виду ТНВД зараз обмежена. Він поки ще застосовується на важкій техніці, що ж стосується автомобільного транспорту, то його витіснили інші типи насосів.

Розподільчий тип ТНВД

Наступним етапом у розвитку дизельних систем харчування стало використання насосів розподільного типу.

Особливість цього виду ТНВД полягає тому, що в конструкції використовується тільки одна паливна секція, яка забезпечує подачу на всі форсунки. Примітно, що секція тільки одна, але в ній може використовуватися різна кількість плунжерних пар - від 1 до 4.

Існує кілька типів розподільних ТНВД, що відрізняються між собою за особливостями роботи прецизійних пар і їх приводом. В цілому, всі насоси цього типу поділяються на:

• торцеві;
• роторні;
• із зовнішнім приводом (кулачковим).

Відзначимо, що останній тип через низькі показників надійності особливого поширення не отримав.

торцевої тип

Насоси з цим приводом - досить поширений варіант і випускаються вони багатьма іменитими виробниками паливної апаратури для дизелів.

Паливний насос високого тиску

Пристрій паливного насоса високого тиску з цим видом приводу має на увазі наявність тільки однієї прецизійної пари, яка одночасно виконує і роль розподільника - направляє стислий паливо до необхідної форсунки.

ТНВД торцевого виду

Особливість роботи полягає в тому, що поршень виконує не тільки зворотно-поступальний переміщення, він ще при цьому і обертається. Щоб забезпечити одночасне виконання декількох рухів, в конструкції використовується спеціальна кулачкова шайба з закріпленими на ній роликами.

Суть роботи дуже проста - ця шайба за рахунок впливу пружин знаходиться підібраними до нерухомого кільцю (впирається в нього роликами). У кільці виконані виїмки під ролики. При обертанні ролики періодично потрапляють в наявні виїмки, що призводить до зворотно-поступального руху самої шайби, яка пов'язана з плунжером, при цьому вона його відразу ж і обертає.

Схема харчування дизельного двигуна

При ході поршня усередині втулки відбувається стиснення дизпалива, а його обертання забезпечує відкриття того чи іншого каналу, по якому паливо під тиском рухається до необхідної форсунки.

Процес роботи плунжера ТНВД

Блок високого тиску

Це була описана тільки робота паливної секції. Але в конструкцію цього насоса входить ще ряд додаткових елементів:

• топливоподкачивающий насос (роторно-лопатевої);
• регулятор випередження моменту подачі;
• дозуючий пристрій (механічний або електромагнітне);

Якщо розглядати всі ці додаткові пристрої, то принцип їх роботи - не складний.

Насос, що підкачує розташовується на валу ТНВД і представляє він собою ротор, з встановленими в ньому роликами. Обертається цей ротор в статорі, на внутрішній поверхні якого виконані спеціальні пази.

Головний робочий механізм ТНВД

Як регулятор випередження впорскування виступає нерухоме кільце (до якого підібгана шайба з роликами). Провертаючи її навколо осі можна змінювати кут провороту вала, при якому спрацьовує робоча пара. У рух це кільце наводиться виконавчими механізмами електронного блоку управління ТНВД.

Дозування палива механічним регулятором виконується за рахунок спрацьовування спеціальної муфти. В електромагнітному типі роль дозатора виконує спеціальний запірний клапан, який за сигналом від блоку управління перекриває подачу палива в магістраль.

роторний тип

Ще один ТНВД розподільного виду, що отримав непогане розповсюдження, має так званий роторний привід (він же - внутрішній кулачковий). У цьому насосі теж є тільки одна паливна секція, в якій може використовуватися 2, 3 або 4 плунжерні пари.

Пари в цьому типі насоса розташовані радіально. Плунжери при цьому здійснюючи поступальний переміщення, рухаються назустріч один одному. Надплунжерний простору об'єднані в єдину порожнину - камеру високого тиску. Втулки в плунжерних парах, як такі - відсутні. Їх роль виконують отвори в валу-розподільнику насоса.

В цілому, конструкція паливної секції включає кулачкову шайбу, з пророблену пазами на внутрішній поверхні. Усередині цієї шайби розміщений вал-розподільник з встановленими в ньому плунжерами. У рух поршні наводяться через спеціальні роликові черевики, ролики яких постійно контактують з робочою поверхнею шайби.

Кулачковий двухплунжерний ТНВД

Суть роботи секції така: при обертанні вала, черевики повторюють форму поверхні шайби. Попадання на виступ поверхні призводить до втискування черевиків всередину валу, при цьому вони штовхають плунжери (відбувається поступальний рух). Потрапило до цього часу камеру високого тиску паливо стискається і подається на розподільник, де і перенаправляється на необхідні форсунки.

Але це тільки принцип роботи паливної секції. У конструкцію ТНВД крім неї входять топливоподкачивающий насос (роторного типу), регулятори дозування і моменту уприскування, електронний блок управління, який регулює роботу насоса в залежності від режиму роботи силового агрегату.

Насоси розподільного типу відрізняються компактними розмірами і досить високим створюваним тиском. Але є і недоліки, головним з яких є короткий термін служби плунжерних пар.

ТНВД системи Common Rail

Дещо інший тип насосів високого тиску застосовується в паливній системі Common Rail. На конструкції ТНВД тут позначаються особливості роботи самої системи.

Одноплунжерний ТНВД Common Rail

У цій системі уприскування контролюється і управляється ЕБУ, тому дозування і момент уприскування палива в задачу насоса не входять. У нього тільки одна функція - нагнітати паливо в рампу (акумулятор).

Тому конструкція ТНВД сильно спрощена. По суті, насос складається тільки з вала, плунжерних пар (від 1 до 3) і клапанів - впускних і нагнітальних. Регулятори тут відсутні за непотрібністю.

Двухплунжерний насос високого тиску

Тут все просто - вал обертається від приводу і плунжери постійно нагнітають паливо в рампу. Це і все, що потрібно від ТНВД.

Насоси низького тиску (топливоподкачивающие)

Вище розглядалися ситуації, коли паливо вже знаходиться в ТНВД. Але до нього воно ще має надійти, причому пройшовши кілька етапів очищення. І це виконує паливний насос низького тиску (топливоподкачивающий).

Вони бувають як зовнішніми, так і внутрішніми, механічними або електричними.

У паливних системах з рядними ТНВД зазвичай використовуються зовнішні механічні підкачувальні насоси поршневого типу. Привід його здійснювався від ексцентрика вала насоса високого тиску.

Механічний топливоподкачивающий насос

Конструктивно він дуже простий. Всередині його корпусу є поршень зі штоком, що контактують з ексцентриком і двома клапанами - впускним і випускним.

При русі поршня вниз, паливо за рахунок розрідження через впускний клапан закачується в надпоршневомупростір. Рух же його вгору супроводжується закриттям впускного клапана і відкриттям випускного, через який поршень видавлює дизпаливо далі - до фільтру тонкого очищення.

Принцип роботи ТННД

Оскільки його продуктивність більше, ніж потрібно для роботи мотора, конструктивно передбачено скидання надлишків назад в бак.

У ТНВД розподільного типу вже використовується внутрішній механічний насос, що підкачує роторного типу.

Нерідко замість механічних вузлів використовуються електричні , Які можуть встановлюватися на корпусі ТНВД, в магістралях низького тиску або ж безпосередньо в баку. Вони часто використовуються і в системі безпеки, яка при аварії подає сигнал на його відключення для припинення подачі палива в магістралі.

Електричний паливний насос

Принципових змін в конструкції ТНВД давно вже не було, автовиробники використовують перевірені часом механізми лише допрацьовує окремі деталі і системи управління.