Паливний насос високого тиску види, пристрій, принцип роботи

Паливний насос високого тиску (ТНВД): види, пристрій, принцип роботи

Переглядів: 13288

Паливний насос (скорочено ТНВД) призначений для виконання наступних функцій - подачі горючої суміші під високим тиском в паливну систему ДВС. а також регулювання його вприскування в певні моменти. Саме тому паливний насос вважається найбільш важливим пристроєм для дизельних і бензинових двигунів.

Переважно ТНВД застосовуються, звичайно ж, в дизельних двигунах. А в бензинових двигунах ТНВД зустрічаються лише в тих агрегатах, на яких використовується система безпосереднього впорскування палива. При цьому насос в бензиновому двигуні працює куди з меншим навантаженням, оскільки такий високий тиск, як в дизелі не потрібно.

Основні конструктивні елементи паливного насоса - плунжер (поршень) і циліндр (втулка) малого розміру, які об`єднуються в єдину плунжерну систему (пару), виготовлену з високоміцної сталі з великою точністю.

Насправді виготовлення плунжерній пари досить важке завдання, що вимагає спеціальних високоточних верстатів. На весь Радянський союз був, якщо не зраджує пам`ять, всього один завод, на якому виготовлялися плунжерні пари.

Як роблять плунжерні пари в нашій країні сьогодні можна побачити в цьому відео:

Між плунжерній парою передбачається дуже маленький зазор, так зване прецизионное сполучення. Це добре показано у відео, коли плунжер дуже плавно, з зависанням під дією власної ваги входить в циліндр.

Отже, як ми вже сказали раніше, паливний насос застосовується не тільки для своєчасної подачі горючої суміші в паливну систему, але і для розподілу його через форсунки в циліндри відповідно до типу двигуна.

Форсунки - сполучна ланка в цьому ланцюгу, тому вони з`єднані з насосом трубопроводами. З камерою згоряння форсунки з`єднуються нижньої розпилювальної частиною, оснащеною невеликими отворами для ефективного уприскування палива з подальшим його займанням. Визначити точний момент уприскування ТЗ в камеру згоряння дозволяє кут випередження.

Типи паливних насосів

Залежно від особливостей конструкції розрізняють три основних типи ТНВД - розподільний, рядний, магістральний.

рядний ТНВД

Цей тип паливного насоса високого тиску оснащується плунжерними парами, розташованими поруч один з одним (тому й така назва). Їх кількість строго відповідає кількості робочих циліндрів двигуна.

Таким чином, одна плунжерні пара забезпечує подачу палива в один циліндр.

Пари встановлюються в насосному корпусі, в якому передбачені канали входу і виходу. Запускається плунжер за допомогою кулачкового вала, з`єднаного, в свою чергу, з коленвалом, від якого і передається обертання.

Кулачковий вал насоса, при обертанні кулачками впливає на штовхачі плунжеров, змушуючи їх рухатися всередині втулок насоса. При цьому по черзі відкриваються і закриваються впускні і випускні отвори. При русі плунжера вгору по втулці створюється тиск, необхідний для відкривання нагнітального клапана, через який паливо під тиском направляється по паливопроводу до певної форсунці.

Момент подачі палива і регулювання його кількості, необхідного в конкретний момент часу може здійснюватися або за допомогою механічного пристрою, або за допомогою електроніки. Таке регулювання потрібна для коригування подачі палива в циліндри двигуна в залежності від частоти обертання колінчастого вала (оборотів двигуна).

Механічне управління забезпечується за рахунок використання спеціальної муфти відцентрового типу, яка закріплена на кулачковому валу. Принцип дії такої муфти укладений в важки, які знаходяться всередині муфти і мають можливість переміщатися під дією відцентрової сили.

Відцентрова сила змінюється з ростом (або зменшенням) величини оборотів двигуна, завдяки чому важки або розходяться до зовнішніх краях муфти, або знову зближуються до осі. Це призводить до зміщення кулачкового вала щодо приводу через що і змінюється режим роботи плунжеров і, відповідно, при збільшенні частоти обертання коленвала двигуна забезпечується ранній уприскування палива, а пізній, як ви здогадалися, при зниженні оборотів.

Рядні паливні насоси вельми надійні. Їх мастило здійснюється моторним маслом. надходять із системи змащення двигуна. Вони абсолютно не вибагливі до якості палива. На сьогоднішній день застосування таких насосів через їх громіздкість обмежена вантажними автомобілями середньої і великої вантажопідйомності. Приблизно до 2000 року вони застосовувалися і на легкових дизельних моторах.

розподільчий ТНВД

На відміну від рядного насоса високого тиску, у розподільного ТНВД може бути або один, або два плунжера залежно від об`єму двигуна і, відповідно, необхідного обсягу палива.

І ці один чи два плунжера обслуговують все циліндри двигуна, яких може бути і 4, і 6, і 8, і 12. Завдяки своїй конструкції, в порівнянні з рядними ТНВД, розподільний насос більш компактний і менше важить, і при цьому здатний забезпечити більш рівномірну подачу палива.

До основного недоліку даного типу насосів можна віднести їх відносну недовговічність. Розподільні насоси встановлюються тільки в легкові автомобілі.

Розподільчий ТНВД може оснащуватися різними типами приводів плунжера. Всі ці типи приводу є кулачковими і бувають: торцевими, внутрішніми, зовнішніми.

Найбільш ефективними вважаються торцеві і внутрішні приводи, які позбавлені навантажень, створюваних тиском палива на приводний вал, внаслідок чого вони служать трохи довше, ніж насоси із зовнішнім кулачковим приводом.

До речі, варто відзначити, що імпортні насоси фірм Bosch і Lucas, найбільш часто використовуються в автомобілебудуванні оснащені саме торцевих і внутрішнім приводом, а зовнішній привід мають насоси серії НД вітчизняного виробництва.

Торцевої кулачковий привід

У цьому типі приводу, використовуваному в насосах Bosch VE, основним елементом є розподільний плунжер, призначений для створення тиску і розподілу палива в паливних циліндрах. При цьому плунжер-розподільник здійснює обертальні і зворотно-поступальні переміщення при обертальних рухах кулачковою шайби.

Зворотно-поступальний переміщення плунжера здійснюється одночасно з обертанням кулачковою шайби, яка, спираючись на ролики, переміщається уздовж нерухомого кільця по радіусу, тобто, як би оббігає його.

Вплив шайби на плунжер забезпечує високий тиск палива. Повернення плунжера в початковий стан здійснюється завдяки пружинному механізму.

Розподіл палива в циліндрах відбувається за рахунок того, що приводний вал забезпечує обертальні рухи плунжера.

Величина подачі палива може бути забезпечена за допомогою електронного (електромагнітний клапан) або механічного (відцентрова муфта) пристрої. Регулювання здійснюється за рахунок повороту на певний кут нерухомого (не обертається), регулювального кільця.

Цикл роботи насоса складається з наступних стадій: закачування порції палива в надплунжерний простір, нагнітання тиску за рахунок стиснення і розподіл палива по циліндрах. Потім плунжер повертається у вихідне положення і цикл повторюється заново.

Внутрішній кулачковий привід

Внутрішній привід застосовується в розподільчих ТНВД роторного типу, наприклад, в насосах Bosch VR, Lucas DPS, Lucas DPC. У такому типі насоса подача і розподіл палива здійснюється за допомогою двох пристроїв: плунжера і розподільної головки.

Розподільчий вал оснащується двома протилежно-розташованими плунжерами, які забезпечують процес нагнітання палива, чим менше відстань між ними, тим вище тиск палива. Після нагнітання тиску паливо спрямовується до форсунок по каналах розподільчої головки через нагнітальні клапана.

Подачу палива до плунжера забезпечує спеціальний насос, що підкачує, який може відрізнятися в залежності від типу своєї конструкції. Це може бути або шестерний насос, або роторно-лопатевої. Насос, що підкачує знаходиться в корпусі насоса і приводиться в дію приводним валом. Власне, він прямо на цьому валу і встановлений.

Розподільчий насос із зовнішнім приводом розглядати не будемо, оскільки, швидше за все, їх зірка близька до заходу.

магістральний ТНВД

Такий вид паливного насоса застосовується системі подачі палива Common Rail, в якій паливо перед тим, як вступити до форсунок спочатку накопичується в паливній рампі. Магістральний насос здатний забезпечити високу подачу палива - понад 180 МПа.

Магістральний насос може бути одно-, дво- або трехплунжерним. Привід плунжера забезпечується кулачковою шайбою або валом (теж кулачковим, зрозуміло), які в насосі здійснюють обертальні рухи, простіше кажучи, крутяться.

При цьому в певному положенні кулачків, під дією пружини плунжер переміщається вниз. У цей момент відбувається розширення компресійної камери, за рахунок чого в ній знижується тиск і утворюється розрядження, яке змушує відкритися впускний клапан, через який паливо проходить в камеру.

Підняття плунжера супроводжується збільшенням внутрішньокамерного тиску і закриттям клапана впуску. При досягненні тиску, на який налаштований насос, відкривається випускний клапан, через який паливо нагнітається в рампу.

У магістральному насосі управління процесом подачі палива реалізується дозуючим паливним клапаном (який відкривається або закривається на необхідну величину) за допомогою електроніки.