Принципиальное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, что топливная смесь в цилиндре воспламеняется в результате резкого уменьшения объёма воздуха, вызванного ходом поршня вверх.
В момент, когда поршень приближается к ВМТ (верхней мёртвой точке), в камеру сгорания впрыскивается горючая смесь, которая воспламеняется от нагретого в результате динамичного сжатия воздуха.
Никаких элементов системы зажигания, подобно тем, которыми оснащаются бензиновые двигатели, у дизеля нет – топливо вспыхивает самопроизвольно.
Для того, чтобы этот процесс был возможен, необходимо, чтобы соблюдались, как минимум, следующие условия:
- Топливо должно впрыскиваться в камеру сгорания под давлением.
- Момент впрыска топлива должен быть строго согласован с фазами ГРМ.
- Количество подаваемого топлива должно регулироваться – иначе невозможно управление двигателем.
Соблюдение этих условий и обеспечивает ТНВД — топливный насос высокого давления.
Если провести для аналогии параллель с бензиновым двигателем, то ТНВД выполняет функции системы питания и системы зажигания одновременно.
Подробнее о назначении и устройстве ТНВД попытаемся рассказать, что называется, «на пальцах» — подробное изучение топливной аппаратуры дизелей потребовало бы объёма отдельного учебного курса.
Содержание
Устройство ТНВД дизельного двигателя
Механический рядный ТНВД
Топливный насос рядного типа
В недавнем прошлом практически все дизельные моторы оснащались такими насосами, по сути, представляющими несколько насосов (по одному на цилиндр), имеющих общий приводной кулачковый вал. Пары плунжер-втулка расположены в ряд, отсюда и название – «рядный ТНВД». Ещё такой насос называют распределительным, или насосом непосредственного впрыска.
Рядный ТНВД имеет число плунжерных пар, соответствующее количеству цилиндров двигателя. Плунжерная пара – это насос, нагнетающий топливо в топливную трубку форсунки. В движение плунжер приводится кулачковым механизмом, подобно тому, как клапаны двигателя – распределительным валом. После окончания рабочего хода плунжер возвращается в исходное положение под действием пружины.
Каждый рабочий ход плунжера подаёт под давлением топливо в форсунку. Для того, чтобы топливная смесь попала в камеру сгорания вовремя, т.е. впрыск топлива был согласован с работой шатунно-поршневой группы и ГРМ, кулачки на валу насоса установлены в соответствии с фазами газораспределения – углы, под которыми они расположены, как бы повторяют углы взаимного расположения кулачков распредвала и рабочий ход каждого плунжера происходит во время такта сжатия того цилиндра, в форсунку которого этот плунжер подаёт топливо.
Привод кулачкового вала ТНВД осуществляется через муфту с центробежным регулятором опережения впрыска. При увеличении числа оборотов грузики муфты под действием центробежной силы поворачивают вал ТНВД против направления вращения – для изменения момента опережения вспышки. Подобным образом на бензиновых карбюраторных двигателях изменяется угол опережения зажигания – за счёт грузиков на валу распределителя (трамблёра).
Цикл работы плунжерной пары
Плунжеры имеют на боковых поверхностях спиралевидные канавки, соединённые с канавками продольными. Регулировка подачи топлива ТНВД осуществляется поворотом плунжеров вокруг своих осей. В результате поворота происходит изменение количества топлива, поступающего в перепускной канал.
Канавка, выполненная в виде спирали, при разных углах поворота плунжера совмещается с перепускным каналом на разной высоте, что способствует изменению объёма впрыскиваемого топлива.
Плунжер поворачивается за счёт поступательного движения зубчатой рейки, входящей в зацепление с зубчатым сегментом плунжера. Зубчатая рейка является составляющей частью всережимного регулятора ТНВД, позволяющего управлять двигателем. Посредством дополнительных механизмов она соединена с педалью «газа» (на тракторах – ещё и с ручным рычагом, имеющим такое же назначение).
Кроме рейки, всережимный регулятор имеет механизм, устанавливающий её в положение максимальной подачи, после того, как двигатель заглушен. Делается это для облегчения последующего запуска. После того, как запущенный двигатель наберёт обороты, всережимный регулятор уменьшает подачу топлива.
Подачу топлива на ТНВД осуществляет насос низкого давления, поэтому топливные магистрали делятся на два типа:
- Низкого давления – от топливного бака к насосу низкого давления и к ТНВД; от ТНВД до топливного бака – обратный топливопровод.
- Высокого давления – от плунжерных пар к форсункам.
Роторные распределительные насосы
Роторный ТНВД
В отличие от рядных, плунжеры в таких насосах устанавливаются в роторе, являющемся продолжением приводного вала. Ротор с плунжерами вращается в кулачковом кольце, выполненном с высокой точностью. В момент рабочего хода плунжер, прижимаемый к кулачку, движется внутрь, толкая топливо в нагнетательный канал ротора-распределителя. Впрыск топлива происходит, когда отверстия нагнетательного канала ротора (канал расположен по центру ротора) и корпуса ТНВД совпадают. Разумеется, форма кулачкового кольца, расположение отверстий в роторе-распределителе согласованы с фазами газораспределения, что позволяет осуществлять впрыск в заданный момент времени.
Вращение приводного вала обеспечивает работу областей низкого (на впуске) и высокого (при нагнетании) давления одновременно.
В таких насосах применяется управляющая электроника, что, в сочетании с конструктивными особенностями, позволяет добиться небольших размеров при высокой производительности.
Устройство и принцип работы ТНВД в системах впрыска Common Rail
ТНВД системы Common Rail
Топливные системы Common Rail называют ещё аккумуляторными. В них ТНВД не осуществляет впрыск топлива непосредственно в камеры сгорания, а нагнетает его в общую топливную рейку, или гидроаккумулятор.
Топливо, находящееся в гидроаккумуляторе под давлением, впрыскивается в цилиндры форсунками, клапаны которых управляются электромагнитами. Применение такой системы позволяет сделать впрыск более точным – как по времени, так и по дозировке. Кроме того, управляющий импульс на открывание клапана форсунки может быть импульсным – до 9 срабатываний за одно впрыскивание. Это позволяет добиться более устойчивого и «плавного» распространения фронта горения смеси, что благоприятно сказывается на мощностных характеристиках горения; ко всему прочему значительно снижается детонация.
Применение общей магистрали высокого давления позволило сделать ТНВД более компактным – теперь достаточно одного или двух плунжеров для обеспечения впрыска во все цилиндры мотора.
Компактным ТНВД стал и применению электрических исполнительных механизмов, работающих под управлением ЭБУ двигателя. Такими механизмами являются:
- Дозирующий клапан на ТНВД.
- Обратный клапан ТНВД.
- Клапан опережения впрыска топлива ТНВД.
Диагностика и ремонт ТНВД
Признаки неисправности ТНВД
Устранение неисправности рядного ТНВД
Неисправный насос, в первую очередь, проявляет себя через ухудшение мощностных характеристик двигателя. Кроме того, при нарушениях момента опережения вспышки, задаваемого насосом, нарушается работа двигателя на холостом ходу и затрудняется его пуск. Но для выявления причин нарушения работы мотора требуется комплексная диагностика топливной системы, так как симптомы неисправностей, например, форсунок или различных датчиков (в случае электронного управления двигателем) характерны и для насоса высокого давления.
В домашних условиях проверить ТНВД должным образом не представляется возможным. Исключением могут быть рядные механические ТНВД – при проверке топливной системы их неисправность легче выделить, так как неисправные форсунки или другие элементы проверить гораздо проще, чем при проверке топливного оборудования систем впрыска Common Rail.
Ремонт ТНВД дизельных двигателей своими руками
В специализированных мастерских настройка ТНВД осуществляется на специальных стендах для проверки и регулировки ТНВД.
Самостоятельный ремонт рядных ТНВД сводится к его очистке и замене изношенных деталей. Ремонту изношенные плунжерные пары ТНВД не подлежат – подобные детали изготавливаются с прецезионной точностью.
При выявлении утечек масла или топлива через насос, а также при выявлении при диагностике топливной системы незначительных отклонений в его работе, можно осуществить его ремонт, связанный с очисткой от загрязнений и заменой уплотнений. Для этой цели продаются ремкомплекты ТНВД, но восстановить выработавший свой ресурс узел с их помощью не удастся.
Поделитесь с друзьями в соц.сетях:
