Топливный насос высокого давления. ТНВД - что это такое?
Топливный насос высокого давления (сокращенно – ТНВД) является основным конструктивным элементом системы впрыска дизельного двигателя. Насос предназначен для нагнетания определенного количества топлива под воздействиям давления и регулирования системы перед впрыскиванием. В новых аккумуляторных системах электронная форсунка имеет функцию регулирования впрыска.
Насос работает за счет высокого давления с помощью поршня(плунжера) и цилиндра(втулки) которые объединяются в одну систему. Поршень (так званый плунжер) изготавливается только из стали высокого качества с высокой точностью. Плунжер и втулка имеют прецизионное сопряжение образующегося из минимального зазора между деталями.
В зависимости от сложности и уникальности конструкции различают три вида насосов впрыска топлива:
1.Рядный;
2.Расприделительный;
3.Магистральный.
Плунжерная пара в рядном насосе служит для нагнетания топлива в цилиндр. В отличии от рядного насоса распределительный насос имеет больше одного плунжера для более качественного распределения и нагнетания топлива у все цилиндры. Магистральный насос отличается только нагнетанием топлива в аккумулятор.
Система впрыска дизельного двигателя использует топливный насос для высокого давления. Но характеристики давления топливного насоса ниже чем у дизельного насоса.
Топливные насосы высокого качества производят несколько знаменитых зарубежных фирм таких как Lucas, Denso, Delphi, Bosch, Zexel.
Топливный насос высокого давления рядного типа
Система ТНВД имеет одинаковое количество плунжерных пар и цилиндров. Плунжерные пары и отвод топлива соединяются с помощью каналов подвода которые находятся в установленном корпусе. Кулачковый вал приводит в действия плунжер, который работает за счет привода коленчатого вала двигателя. Плунжеры и кулачки работают вместе постоянно с помощью пружин.
При движении плунжера вверх по втулке впускное и выпускное отверстие закрывается. Все это работает на основе кулачкового вала. Топливо поступает к форсунке при условии открытого нагнетаемого клапана который открывается при высоком давлении.
Принцип роботы насоса подачи топлива
В наше время регулирования подачи топлива и момента его подачи осуществляется как механически так и с помощью электроники. Плунжер вертится во втулке тем самим подавая топливо и все это производится механической регулировкой. Для того чтобы плунжер вертелся сделана шестерня, которая имеет зубчатую рейку. Количество подаваемого топлива может изменяться при повороте отсечки за счет наклонной поверхности верхней кромки плунжера.
Для подачи требуется изменение момента частоты колебаний и вращения коленчатого вала двигателя. Для подачи топлива используется механическое регулирование момента и центробежной муфты, расположенной на кулачковом валу. Под действием центробежных сил, кулачковый вал проворачивается относительно привода. Увеличение оборотов двигателя происходит с помощью грузиков которые находятся внутри муфты. Топливо впрыскивается когда обороты двигателя увеличиваются.
Конструкция рядного ТНВД имеет высокую надежность. Как и для всех деталей автомобиля насос тоже смазывается моторным маслом и за счет этого он может работать на низком качестве топлива. Рядные ТНВД устанавливают на автомобилях с дизельным двигателем в которых имеются раздельные камеры сгорания и непосредственный впрыск. Чаще всего они встречаются на грузовых автомобилях или тяжелых. Данный вид насоса до 2000 года применялся и на легковых автомобилях Volkswagen Sharan.
Распределительный насос высокого давления топлива
В отличии от рядного ТНВД, распределительные топливные насосы имеют более одного плунжера для каждого цилиндра. По размеру топливные насосы большие, но тем самим они обеспечивают большую равномерность подачи. Но не смотря на это срок работы таких насосов не большой. Одной из привилегий такого насоса является низкая цена. В основном его устанавливают на легковых автомобилях.
Распределительный ТНВД имеет в своей конструкции несколько приводов плунжера:
• Кулачковый торцевой привод (производитель Bosch VE);
• Кулачковый внутренний привод (насосы фирм Lucas DPS, Bosch VE, Lucas DPC, );
• Кулачковый внешний привод (отечественный производитель)
Рекомендуется для использования торцевой и внутренний привод потому, что в них отсутствует давление на приводном валу и отсутствиют нагрузки, соответственно увеличивается долговечность.
Принцип работы распределительного ТНВД
Кулачковый плунжер-распределитель является основным торцевым элементом привода, который распределяет топливо по цилиндрам и совершает движение и нагнетание топлива. Вращение плунжера происходит по кулачковой шайбе тем самим обегая кольцо по роликам. Давление топлива возрастает за счет того что шайба нажимает плунжер. После этого с помощью пружины плунжер возвращается в исходное положение. Приводной вал вызывает вращение плунжера, распределяя этим топливо по цилиндрам.
Подача топлива регулируется механическим способом или с помощью электронного устройства. Величина топлива изменяется механически включая центробежную муфту с грузами которая воздействует на дозатор через систему. Электромагнитный клапан представляет собою электронный регулятор. Такой клапан может изменять величину впрыска топлива путем поворота на определенный угол неподвижного кольца. Регулирования происходит в распределительном насосе. Насос распределительного впрыска впускает топливо в плунжерное пространство, соответственно нагнетая и распределяя топливо в специальные цилиндры.
Распределительный насос роторного типа
В этой версии насоса распределение и нагнетание топлива по цилиндрам происходит с помощью плунжера и головки распределителя. В распределительном валу находятся два плунжера один напротив одного. Возвратно-поступательное движение роликов плунжера обегает кулачковый профиль обоймы. Давление топлива увеличивается когда противоположные плунжеры начинаю сближаться после чего топливо по клапанам головки распределителя переливается к форсункам и соответствующим цилиндрам. Когда топливо подается от плунжера к топливоподкачивающему насосу создается небольшое давление. Топливоподкачивающий насос находится на приводном валу корпуса в распределительных насосах.
В зависимости от сложности конструкции топливоподкачивающий насос бывает:
• Роторно-лопастной;
• Шестеренный с внешним зацеплением;
• Шестеренный с внутренним зацеплением;
Корпус насоса заполняется дизельным топливом смазывая тем самим распределительный насос.
Магистральный насос высокого давления топлива
Аккумуляторная система Common Rail включает в конструкцию магистральный топливный насос высокого давления который используется для впрыска и нагнетания топлива в топливную рампу. В современный системах впрыска магистральное ТНВД обеспечивает давление в 180МПА которое выше чем у других системах. Конструкция магистрального насоса включает от одного до трех плунжеров. Кулачковый вал и кулачковая шайба служат для привода плунжера.
Принцип работы магистрального насоса высокого давления топлива
Под воздействием пружины при вращении эксцентрика кулачковой шайбы плунжер опускается вниз. Такой способ работы дает возможность увеличивать объем компрессионной камеры и снизить уровень давления. Топливо поступает в камеру только когда клапан открывается в случае разряжения. Плунжер поднимается за счет повышения давления в камере, соответственно клапан автоматически закрывается. Для того чтобы клапан открылся и поступило топливо в рампу нужно определенное давление. Клапан дозирования топлива управляет подачей его в зависимости от потребности. В исходном положении клапан всегда открыт. Для управление количеством поступающего топлива в компрессионную камеру используется электронный блок, который управляет клапаном.
ТНВД видео
