Как работает тнвд дизельного двигателя: Принцип работы топливного насоса высокого давления

Принцип работы дизельной системы — Denso

Система впрыска топлива находится в самом сердце дизельного двигателя. Система нагнетает и впрыскивает топливо в  камеру сгорания с воздухом под большим давлением.

Система впрыска дизельного топлива включает в себя:

• ТНВД — нагнетает давление топлива
• Топливопровод высокого давления — подает топливо в топливную форсунку
• Топливная форсунка — впрыскивает топливо в цилиндр
• Топливоподкачивающий насос — подает топливо из бака
• Топливный фильтр — фильтрует топливо

В некоторых баках на дне фильтра находится седиметр, отделяющий воду от топлива.

Функции системы

Четыре основные функции системы впрыска дизельного топлива:

Подача топлива

Такие элементы насоса, как цилиндр и плунжер, встроены в корпус впрыскивающего насоса.

Когда плунжер под воздействием кулачка поднимается, топливо под высоким давлением подается в инжектор.

Регулировка количества топлива

В дизельных двигателях забор воздуха происходит практически постоянно, вне зависимости от скорости вращения или нагрузки. Если количество впрыска меняется вместе со скоростью двигателя, а регулировка впрыска остается неизменной, то мощность и расход топлива изменятся. Эффективная мощность двигателя почти пропорциональна количеству впрыска, и это регулируется при помощи педали газа.

Установка момента впрыска

Задержка впрыска — это время между моментом впрыска топлива, зажигания и сгорания и моментом достижения максимального давления сгорания. Вне зависимости от скорости двигателя этот период времени остается постоянной величиной. Для изменения момента впрыска используется таймер, что помогает достичь оптимального сгорания.

Распыление топлива

Когда впрыскивающий насос нагнетает давление топлива, которое потом распыляется через распылитель форсунки, то топливо полностью смешивается с воздухом, что улучшает зажигание. Результат — полное сгорание.  

ТНВД дизельного двигателя — устройство, принцип работы и ремонт

Подавляющее большинство современных автомобильных двигателей являются бензиновыми или дизельными. В первых рабочий цикл осуществляется при помощи воспламенения топливной смеси электрической искрой. Дизельный двигатель работает за счет сильного сжатия топлива и его последующего горения. Однако для этого необходимо подавать топливо в цилиндры через форсунки под большим давлением. Распределением топлива занимается специальный агрегат – топливный насос высокого давления (ТНВД) дизельного двигателя.

Содержание

Что такое ТНВД

При помощи этого устройства осуществляется подача топлива в камеры сгорания под давлением. Специальные устройства рассчитывают необходимое количество топлива в зависимости от нагрузки, температуры и оборотов двигателя. Пионером разработок топливных насосов для дизелей была фирма «Бош», которая и сейчас является лидером в этой отрасли мототехники. Аналогом такого насоса на бензиновых моторах является карбюратор либо топливная рампа с форсунками (если двигатель оснащен электронной системой впрыска).

Развитие конструкции насоса

С самого появления дизельных двигателей насос высокого давления выполнял главнейшую функцию, поэтому уже тогда, более ста лет назад, от его действия почти полностью зависела вся работа силового агрегата. Естественно, первые насосы были полностью механическими и оставались такими вплоть до 70х годов 20 века.

Чисто механический насос был сблокирован с двигателем и развивал рабочее давление при работе с ним, таким образом, обратная связь происходила через обороты двигателя, количество топлива при этом рассчитывалась автоматически. Недостатком такой системы было неоптимальное соотношение воздуха и топлива на переходных режимах, а также на холостых оборотах (меньше обороты — ниже давление). Это приводило к более грязному выхлопу и перерасходу топлива.

Многие страны в то время ужесточили нормы по выбросу вредных веществ в выхлопных газах и системы с механической топливоподачей стали постепенно вытесняться электронными блоками управления с обратной связью по нескольким параметрам. Они позволили устранить нестабильную работу на холостом ходу из-за неравномерного сгорания топлива, а также снизили токсичность выхлопа. Естественно, топливные насосы высокого давления не ограничиваются какой-то одной конструкцией, а имеют множество модификаций, в зависимости от предназначения и условий эксплуатации. В настоящее время дизели распространены повсеместно, и при желании можно даже установить дизельный двигатель на ГАЗель и многие другие отечественные автомобили.

Различные виды ТНВД

В настоящее время различают три основных типа ТНВД:

• распределительный
• рядный
• магистральный

Рядный насос

Он называется так потому, что в нем плунжерные пары расположены попарно-параллельно, в два ряда. Каждая пара обслуживает один цилиндр. Плунжер приводится в движение специальным кулачковым валом. Двигаясь вверх или вниз, плунжер открывает или закрывает впускные и выпускные отверстия, при этом открывается и закрывается нагнетательный клапан, который пропускает топливо к определенной форсунке для впрыска в цилиндр.

Для корректировки количества топлива и его согласованием с текущей нагрузкой имеются корректирующие устройства, механические либо электронные. В первом случае это происходит при помощи специальной центробежной муфты на кулачковом валу. Благодаря ей при увеличении оборотов происходит смещение кулачкового вала относительно входного и впрыск топлива происходит раньше и наоборот, при снижении оборотов происходит запаздывание. Электронные системы представлены специальными электромагнитными клапанами. К самому агрегату солярка подается при помощи топливоподкачивающего насоса.

Такие насосы относительно просты и непривередливы к качеству топлива. Самым серьезным их недостатком является громоздкость, поэтому они применяются только на больших грузовиках и тракторах.

Распределительный ТНВД

Такой насос имеет одну или две плунжерную пару, в зависимости от объема двигателя и количества цилиндров.

Как понятно из названия, такое устройство распределяет топливо между цилиндрами.

Существуют различные типы таких насосов в зависимости от привода, однако суть их работы одинакова: плунжер, двигаясь возвратно-поступательно (а в некоторых конструкциях – и вращаясь), открывает и закрывает все те же отверстия и нагнетательные клапаны, разводя топливо по цилиндрам к распылителям. Практически все насосы фирмы Bosch имеют именно такую конструкцию, которая устанавливается исключительно на легковые движки.

Достоинством такой конструкции является более равномерная подача топлива, а также компактность и меньший вес. Недостаток распределительных насосов – в их большей сложности и, как следствие, сниженном ресурсе.

Магистральный топливный насос

Такой агрегат применяется в особой системе подачи топлива в дизельных двигателях, где оно перед подачей к форсункам накапливается вначале в специальной рампе. Эти насосы могут иметь от одного до трех плунжеров, которые приводятся в движение кулачковой шайбой или валом.

При движении плунжера внутри втулки он создает разрежение, открывающее впускной клапан и засасывающее топливо в камеру, а при возвратном ходе (поднятии) плунжера давление, наоборот, повышается и открывается выпускной клапан, через который горючее нагнетается в топливную рампу. В таком насосе управление количеством топлива за один рабочий цикл плунжера производится посредством дозирующего электрического топливного клапана, (самый простой аналог – система принудительного холостого хода на карбюраторах).

Насосы такого типа устанавливаются в основном на большие и мощные дизельные двигатели, так как реализуют большое давление, необходимое для достижения большей мощности при невысоких рабочих оборотах.

Из чего состоит насос

На примере распределительного насоса можно рассмотреть его устройство. Он состоит из корпуса, в котором расположены плунжерные пары, обслуживающие несколько форсунок, а также редукционный клапан, дренажный штуцер для слива топлива. Дополнительно на нем установлены элементы подкачивающего устройства, насос низкого давления для подачи горючего к впускным клапанам, устройство для регулировки опережения впрыска, вспомогательные приводы.

Возможные неисправности

Как уже стало понятно, топливный насос на дизелях – одно из самых сложных и ответственных устройств двигателя. Плунжерная пара, являющаяся, по сути, сердцем агрегата, является высокоточной деталью, при малейшем износе которой сразу появляются признаки некачественной работы – повышенный шум, перерасход топлива, вибрации и неустойчивая работа на всех режимах. Самой главной и основной причиной износа является некачественное топливо.

Сама по себе солярка уже является продуктом первичной перегонки нефти, поэтому по определению по своим качествам хуже любого бензина, однако к ее очистке предъявляются очень высокие требования, но, к сожалению, не всегда и не везде. Поэтому именно грязь и тяжелые частицы в топливе, а также вода являются самой частой причиной выхода ТНВД из строя. Еще одной причиной неисправностей может быть старое масло для дизельного двигателя. К сожалению, сложность современных насосов такова, что отремонтировать его самостоятельно почти невозможно.

Ремонт ТНВД

Любому ремонту https://diesel-remont78.ru/renault/service-renault предшествует диагностика ТНВД. Ее лучше всего проводить в техцентрах, специализирующихся именно на ремонте топливного насоса высокого давления дизельного двигателя. Однако некоторые элементы диагностирования неисправностей можно провести своими руками. Вообще, следует учесть, что, вследствие более сложного устройства системы питания, на дизельном двигателе может быть больше причин неправильной работы мотора. Плавающие обороты в процессе прогрева мотора почти всегда указывают на износ плунжерной пары. Износ насосфорсунок на грузовиках также может вызвать перерасход топлива и черный выхлоп. Еще одной причиной неустойчивой работы двигателя может быть неисправность или износ электронасоса, а также перегрев двигателя вследствие недостаточной производительности водяной помпы в системе охлаждения.

Таким образом, ремонт ТНВД крайне желательно проводить на станциях техобслуживания, а диагностику, обслуживание и замену изношенных деталей при наличии необходимых знаний и опыта можно провести и самостоятельно.

что это такое в машине, виды, диагностика и неисправности

Что собой представляет

Как уже многие поняли, данное название – это аббревиатура. Расшифровка ТНВД достаточно простая. Она расшифровывается как топливный насос высокого давления. Главная задача данного агрегата – подать вовремя в камеру сгорания дизель под высоким давлением. Дизельное топливо имеет одну важную особенность – качественное воспламенение возможно только при достаточном давлении. Если оно будет слишком низким, то искра не сможет воспламенить смесь. Применение стандартной поршневой системы считается неэффективным. Для работы дизельного мотора понадобится создать давление от 150 мегапаскаль. Решением этой проблемы и стал специфический для дизеля агрегат ТНВД.

С появлением передовой системы впрыска Common Rail, которая осуществляет электронное управление форсунками, насос стал выполнять только одно действие – создание достаточного уровня давления. При этом Common Rail устанавливается далеко не на всех автомобилях. Топливный насос высокого давления – это важный и незаменимый компонент, обеспечивающий правильную работу двигателя. Любому водителю дизельного авто будет полезно знать принцип работы аппарата и его разновидности.

Конструкция устройства

Существует несколько видов ТНВД дизельного двигателя. Далее будет описано общее устройство ТНВД. Насос включает два ключевых компонента: плунжер (или поршень) и цилиндр малого диаметра, по которому ходит поршень. Вместе они образовывают плунжерную систему. Изготавливается она только из высококачественной стали, чтобы выдержать без деформаций высокие давления. Важную роль играет высочайшая точность, с которой производится подобная плунжерная пара.

Многим водителям уже известно, что ТНВД является одним из самых дорогих элементов в конструкции. Использование качественного сырья и необходимость для производства высокоточного оборудования делают эту деталь такой дорогостоящей. На территории бывшего СССР было меньше 3 заводов, которые способны были изготавливать топливные насосы высокого давления.

Работа насоса возможна во многом благодаря очень маленькому расстоянию между плунжерной парой. Его называют прецизионным сопряжением. Также насос осуществляет распределение топлива по форсункам. Это промежуточный элемент в цепи, который объединен непосредственно с насосом. Нижняя часть форсунки находится в камере сгорания. Она отвечает за распыление дизеля. Точное время воспламенения определяется углом опережения.

Как правило, топливный насос высокого давления располагается в подкапотном пространстве недалеко от двигателя. На иномарках трубопроводы к форсункам от насоса будут металлическими, что затруднит демонтаж детали.

Теперь вы знаете устройство ТНВД дизельного двигателя. Это общая информация, так как более специфические детали конструкции необходимо изучать на примере насоса конкретного вида.

Разновидности ТНВД

Развитие технологий привело к появлению нескольких видов ТНВД. Далее будут рассмотрены следующие типы:

• рядный;
• распределительный;
• магистральный.

Каждый тип обладает своими особенностями.

Рядный

Это крайне надежный и долговечный тип насосов. В легковых автомобилях его перестали применять где-то в 2000 годах, но на дизельных грузовиках он используется повсеместно. ТНВД подобного класса смазываются моторным маслом, что позволяет работать даже на низкокачественном дизеле. Рядные модели устанавливаются в моторах с раздельными камерами сгорания.

Как понятно из названия, все плунжерные пары установлены в один ряд. Их количество определяется числом цилиндров в моторе. К коленчатому валу подсоединяется кулачковый вал. Именно он приводит в движение каждую из плунжерных пар. Для постоянного прижатия плунжера к кулачкам имеются специальные пружины.

Принцип действия достаточно прост: при вращении кулачкового вала плунжер сдвигается. Он закрывает собой впускное и выпускное отверстия. Параллельно создается высокое давление, благодаря которому происходит открытие нагнетательного клапана. После дизель через топливопровод поступает к конкретной форсунке.

За регулировку количества топлива отвечает электроника. В старых машинах это делается механическим путем. Последний способ предполагает поворот плунжера на небольшой градус внутри цилиндра. Это достигается за счет использования шестерни, соединенной с зубчатой рейкой. Рейка соединяется с педалью акселерометра. Корректный впрыск топлива при разном нажатии педали осуществляется с помощью специальной муфты. Она имеет пару грузиков, которые расходятся под действием центробежных сил и обеспечивают раннее или позднее впрыскивание, учитывая обороты мотора.

Распределительный

Это следующее поколение, обладающее парой важных преимуществ по сравнению с рядными моделями (меньшие габариты детали, более стабильная и плавная работа). При этом распределительные ТНВД разделяются на несколько подклассов:

• плунжерные или роторные;
• с торцевыми, внутренними или внешними кулачками.

В конструкции используется пара плунжеров, которые работают на все камеры сгорания. Из-за невысокой долговечности подобные устройства устанавливаются на легковых автомобилях. Плунжеры делают столько оборотов, сколько цилиндров в моторе, за счет чего и уменьшается существенно срок эксплуатации по сравнению с рядными ТНВД.

Магистральный

Большинство современных дизельных иномарок оснащается системой Common Rail, (прямой впрыск топлива). Неотъемлемым компонентом является магистральный ТНВД. Он характеризуется лучшей управляемостью процесса сгорания. Добиться этого удалось за счет подачи топлива не прямо в цилиндр, а в специальную аккумулирующую емкость (топливная рампа). Этот конструктивный ход позволил разделить процесс впрыска и создания давления.

В различных автомобилях используется топливный насос высокого давления с 1, 2 или 3 плунжерными парами. Дополнительно в конструкции может присутствовать гидравлический привод. Из аккумулирующей емкости топливо попадает в цилиндр через специальные клапаны, способные регулировать дозировку.

Магистральные модели являются верхом эволюции подобных насосов, предоставляя максимальную эффективность. Работа регулируется электронным блоком управления, что с другой стороны является уязвимостью. Также к недостаткам можно отнести прихотливость насоса к дизельному топливу и высокая стоимость. Малейшие деформации в движущихся компонентах могут вывести деталь из строя.

Как это работает

Давайте рассмотрим в подробностях принцип работы ТНВД. Как уже было описано ранее, конструкция состоит из плунжера и нагнетательного клапана. В ходе вращения кулачкового вала (который получает вращательный момент от коленчатого вала через передачу) он «набегает» на муфту. Последняя смещается в направлении форсунки, создавая в топливе над плунжером все большее давление. Параллельно закрывается впускной канал. При достижении конкретного показателя давления, нагнетательный клапан приоткрывается, а топливо вытесняется в форсунку.

При движении вниз остатки топлива уходят через специальный винтовой канал в корпусе плунжера. Отверстие в плунжере становится на одном уровне в определенный момент с выпускным каналом. Затем процедура повторяется. В современных иномарках управление осуществляется посредством электронного блока управления (ЭБУ).

ЭБУ получает информацию от датчика температуры, вращения вала и других, на основе которых формируются управляющие сигналы. Электронная система также учитывает, насколько педаль газа нажата, каковы температуры топлива и охлаждающей жидкости. В памяти устройства хранятся оптимальные режимы работы. На основе заложенных алгоритмов и поступающей информации электроника управляет цикловой подачей и углом опережения впрыска.

В зависимости от специфики устройства в конструкции могут быть дополнительные элементы, контролирующие работу ТНВД.

Признаки и причины неисправности

Очень многие автомобилисты интересуются тем, как определить, что топливный насос высокого давления дизельного двигателя вышел из строя или работает с проблемами. Существует ряд признаков, на которые следует обращать внимание:

• проблемный запуск мотора;
• повышенный расход дизеля;
• заметные провалы мощности;
• появление нетипичного шума или сторонних звуков при работе двигателя;
• высокая дымность выхлопа.

Причины этих явлений могут быть самые разнообразные. Первая и самая распространенная – естественный износ. Расстояние между плунжером и цилиндром увеличивается, начинает образовываться нагар, что, естественно, приводит к перебоям в системе. Возможна неравномерная подача топлива. Происходит она из-за следующих факторов:

• истирание металла плунжеров;
• повышенный износ клапанов или зубчиков на рейке;
• уменьшение пропускной способности форсунки;
• физические повреждения втулки.

Явным признаком износа плунжерной пары является «плавание» оборотов на холостом ходу.

Диагностика и ремонт

Определить точную поломку автомобилистам в гаражных условиях практически невозможно. Для диагностики ТНВД необходимы специализированные стенды и опытные механики. Даже если вы сможете демонтировать и разобрать насос, не рекомендуем самостоятельно что-то менять, учитывая высокую стоимость этой детали. Выполняйте ремонт только в специализированных техцентрах. Бывает, что ТНВД полностью исправен, а неполадки в функционирование вносит электронный блок управления. Проблема может быть как в «мозгах» машины, так и в датчиках. Некорректные показания хотя бы с одного из них приведут к неправильному формированию управляющих сигналов.

Чтобы максимально продлить срок службы насоса, рекомендуем использовать только качественное дизтопливо. Обязательно проверяйте состояние топливного фильтра. Если он будет слишком засорен, то даже качественное топливо будет постепенно создавать нагар на стенках втулки. Не пренебрегайте диагностикой, ведь своевременное обнаружение неполадки позволит сэкономить на ремонте. Дешевле заменить некоторые компоненты в ТНВД, чем покупать полностью новую деталь.

Теперь вы знаете, что ТНВД – это важный агрегат в конструкции дизельных автомобилей. Покупая дешевое горючее, задумайтесь, стоит ли ваша экономия поломки топливного насоса.

ТНВД что это такое, регулировка, ремонт, настройка

 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:

Соблюдение условий впрыска топлива под давлением обеспечивает ТНВД — топливный насос высокого давления.

1. Топливо должно впрыскиваться в камеру сгорания под давлением.
2. Момент впрыска топлива должен быть строго согласован с фазами ГРМ.
3. 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 статьи

Устройство ТНВД дизельного двигателя

Механический рядный ТНВД

 

Топливный насос рядного типа

 

Рядный ТНВД имеет число плунжерных пар, соответствующее количеству цилиндров двигателя.

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

 

Регулировка подачи топлива ТНВД осуществляется поворотом плунжеров вокруг своих осей.

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:

1. Низкого давления – от топливного бака к насосу низкого давления и к ТНВД; от ТНВД до топливного бака – обратный топливопровод.
2. Высокого давления – от плунжерных пар к форсункам.

Роторные распределительные насосы

 

Роторный ТНВД

 

В роторных насосах применяется управляющая электроника.

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

 

ТНВД системы Common Rail нагнетает топливо в общую топливную рейку, или гидроаккумулятор.

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:

1. Дозирующий клапан на ТНВД.
2. Обратный клапан ТНВД.
3. Клапан опережения впрыска топлива ТНВД.

Диагностика и ремонт ТНВД

Признаки неисправности ТНВД

 

Устранение неисправности рядного ТНВД

 

Ремонту поддаются лишь рядные ТНВД и то в плане очистки и замены изношенных деталей.

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.
 

Диагностика ТНВД дизельного двигателя в Новосибирске

Комплексная диагностика ТНВД

в большинстве случаев подразумевает осмотр насоса и его частичную разборку для определения отсутствия заклинивших деталей. Если механическая (визуальная) диагностика показала, что все рабочие детали подвижны, и проблема в другом, осуществляется постановка ТНВД на диагностический стенд для проверки объёма подачи топлива на всех рабочих режимах и опрессовка.

Как правило, самой частой причиной поломки ТНВД и топливных форсунок является применение некачественного дизельного топлива, в этом топливе наблюдается повышенное содержание парафина, включение в него воды, а также применение некачественных присадок.

У автомобилей, где топливный бак металлический, проблема может случиться от «старости» бензобака. На его стенках постепенно образуется коррозия, топливный фильтр не может полностью остановить мелкие загрязнения и частицы коррозии начинают проникать в топливный насос.

Специалисты дизельного автоцентра «Авто-Блиц» работают практически со всеми типами топливных насосов, в том числе с ТНВД BOSCH. Специализируясь на диагностике и ремонте ТНВД, мы также предлагаем нашим клиентам наиболее удобные и выгодные в Новосибирске условия обслуживания: все необходимые работы выполняются в сжатые сроки, с гарантиями качества и по приемлемым ценам.

Когда может потребоваться ремонт ТНВД?

Явные признаки того, что следует обратиться для диагностики топливного насоса в дизельный автоцентр:

• Повышенная дымность
• Увеличился расход дизельного топлива
• Прекратилась подача топлива от ТНВД к форсунке
• Появились признаки течи топлива
• Задержка отклика при нажатии на педаль газа
• Просели динамические характеристики автомобиля
• Двигатель работает неровно (рывками)
• Появились нехарактерные шумы

К сожалению, топливная система дизельных грузовиков весьма уязвима, поэтому при обнаружении первых вышеуказанных признаков неисправности, следует незамедлительно обращаться в сервисный центр.

Производим диагностику (дефектовку) ТНВД:

Для дизельных двигателей: 1HZ, 1KZ, 2C, 3C, 2L -5L, 1HDT, TD27, TD42-T, QD32, RD28, RD28T, 2LT, 2CT, 4D32-68, 4M40-51, 14B, TD27T, Mazda Bongo 2006 RF, Volkswagen Транспортер AAB, AAT, Audi A8, AFB, Mercedes-Benz B 601, 605, SsangYong ,Kia, Hyundai, 4-5 цилиндров, Mercedes-Benz 603, 606, Mazda WL, TOYOTA, MITSUBISHI, HINO, ISUZU, NISSAN, FUSO и других.

Выполняем диагностические работы ТНВД:

• Диагностика на стенде без регулировки с частичной разборкой
• Диагностика путём разборки-дефектации
• Диагностика путём разборки-дефектовки со сборкой, без проведения ремонта
• Диагностика до 6-ти секций с регулировкой без полной разборки-сборки и с частичной разборкой

По вопросам проведения диагностики ТНВД вашего дизельного автомобиля или получения консультации
звоните по телефонам в Новосибирске (383) 214-19-13, 8-913-912-19-13, 8-953-802-19-13
пишите на e-mail: sto@disel-nsk. ru
или приезжайте по адресу: г. Новосибирск, ул. Писемского, 4

Система впрыска топлива с механическим ТНВД

Впрыск топлива с механическим ТНВД – устаревшая, но надежная и хорошо зарекомендовавшая себя система, которая применялась преимущественно на атмосферных дизельных двигателях 80-х — 90-х годов.

 

Топливный насос высокого давления (ТНВД) – один из главных составляющих элементов системы впрыска дизельных двигателей. Насос высокого давления один из самых сложных узлом во всей системе подачи топлива, так как он служит не только для подачи топлива под высоким давлением, но и для его дозирования, выполняя в системе впрыска дизельных двигателей ту же функцию, которую выполняет дроссельная заслонка. Механический ТНВД применялся преимущественно в системах впрыска дизельных двигателей легковых автомобилей конца прошлого века, но были и прецеденты установки его в качестве элемента системы непосредственного впрыска бензиновых двигателей.

Насос высокого давления предназначен для регулирования нужного момента начала впрыскивания и для подачи определенного количества топлива под давлением в цилиндры мотора.

По способу впрыска топлива ТНВД бывают двух видов: непосредственного действия и с аккумуляторным впрыском. Именно про первый вид насосов и пойдет речь далее. В этих устройствах процессы нагнетания и впрыска протекают одновременно, а привод плунжера — механический.

 

История создания механического ТНВД

Еще при конструировании первых стационарных силовых агрегатов Рудольф Дизель предположил, что для того, чтобы топливо самовоспламенялось, оно должно нагнетаться в цилиндры под высоким давлением. Дизель создал свою версию двигателя, работающего на основе принципа воспламенения. В системе впрыска он  использовал громоздкий, но довольно мощный компрессор. Позже, в 20-е годы ХХ века, Роберт Бош создал первый надежный и в то же время компактный механический ТНВД. На серийных грузовых автомобилях Mercedes этот узел был опробован в 1927 году, а на легковых автомобилях появился только в 1936-м.

 

Устройство и принцип работы механического ТНВД

В зависимости от конструкции ТНВД бывают следующих видов: рядный, распределительный и магистральный. В конструкции рядного ТНВД используются плунжерные пары, в соответствии с числом цилиндров в двигателе. Плунжерные пары располагаются в корпусе насоса, имеющем каналы для отвода и подвода топлива. Плунжер приводится в движение от кулачкового вала, а тот в свою очередь от коленвала. Плунжеры прижаты к кулачкам вала при помощи пружин.

Кулачок вращающегося вала воздействует на толкатель плунжера. Тот в свою очередь перемещается вверх по втулке, последовательно закрывая выпускное и впускное отверстия. При этом создается давление, необходимое для открытия нагнетательного клапана, после чего топливо поступает к определенной форсунке. Такой насос применялся, к примеру, на дизельном двигателе CD20 компании Nissan — настоящей «рабочей» лошадке конца восьмидесятых — начала девяностых. CD20 и его модификации можно увидеть под капотом большого количества машин — к примеру Nissan Sunny, Serena, Bluebird и так далее. Существовали и другие дизельные двигатели Nissan с механическим ТНВД. При этом, Nissan — далеко не единственный пример. Механические ТНВД можно встретить на старых моделях практически любого производителя.

 

Плюсы и минусы механического ТНВД

Механический ТНВД имеет несколько преимуществ. К примеру, его работа не зависит от состояния бортовой сети автомобиля, за что его очень любят поклонники ралли-рейдов на внедорожниках, которым приходится нередко штурмовать в брод реки, заливая двигатель водой. Есть у таких насосов и недостатки: несоответствие современным эко нормам, низкий КПД, низкое давление впрыска. Основным недостатком является зависимость работы насоса от качества дизельного топлива — дело в том, что в механическом ТНВД топливо играет роль смазки, и при попадании любых посторонних примесей или воды износ насоса стремительно растет. ТНВД сложный высокоточный узел, и стоимость его ремонта сильно бьет по карману.

 

Вопросы эксплуатации механического ТНВД

Как уже упоминалось, ТНВД с механическим впрыском долговечны и надежны. Неполадки дают о себе знать довольно редко и, главным образом, это происходит из-за использования низкокачественного дизельного топлива, моторного масла, либо из-за большого пробега. Чаще всего изнашиваются детали механического регулятора и плунжерные пары. Основными признаками поломки форсунок и насоса высокого давления являются: дымность, трудный запуск, увеличение расхода топлива, неустойчивая работа на холостом ходу, посторонние шумы, в виде рывка или с запаздыванием реагирует на нажатие педали газа, снижение мощности.

Диагностика и ремонт топливных насосов (ТНВД)

Краткий обзор современных систем

ТНВД

Основная задача топливных насосов высокого давления (ТНВД) — подача топлива через форсунки в камеру сгорания цилиндра под высоким давлением в нужном количестве в нужный момент. История развития ТНВД началась с двадцатых годов прошлого столетия, а предпосылкой для их создания явилось бурное развитие высокоточных (прецизионных) технологий обработки материалов. В настоящее время существует большое количество конструкций ТНВД, которые условно можно разделить на четыре основных вида:
— ТНВД с механическим регулированием
— ТНВД с электронным регулированием
— Индивидуальные ТНВД и насос-форсунки
— ТНВД системы Common Rail

ТНВД с механическим регулированием

Рядные ТНВД (Рис.1) комплектуются плунжерными парами, состоящими из плунжера 4 и гильзы 1, по числу цилиндров двигателя. Плунжер смещается вверх, встроенным в ТНВД кулачковым валом 7, приводимым от двигателя. Возвратная пружина 5 отжимает плунжер обратно.

Рис. 1. Принцип работы рядного ТНВД a – стандартный рядный ТНВД типа PE 1. Гильза плунжера 2. Впускное окно 3. Регулирующая кромка плунжера 4. Плунжер 5. Возвратная пружина плунжера 6. Траектория поворотов плунжера вокруг своей оси (установка цикловой подачи) 7. Кулачковый вал привода плунжеров 10. Подача топлива к форсунке X- активный ход плунжера

Когда верхний торец плунжера при движении наверх перекрывает впускное окно 2, давление начинает повышаться. Этот момент называется началом нагнетания. При дальнейшем движении плунжера вверх создается избыточное давление, которое открывает форсунку и топливо впрыскивается в камеру сгорания. Когда регулирующая кромка плунжера 3 совмещается с окном 2, топливо начинает перетекать обратно, давление падает, и форсунка закрывается. Ход плунжера между открытием и закрытием впускного окна называется активным ходом плунжера — Х. Положение регулирующей кромки плунжера относительно впускного окна меняется поворотом плунжера 6 с помощь ю рейки ТНВД. Изменение активного хода позволяет регулировать величину цикловой подачи (необходимое количество топлива). Рейка управляется механическим регулятором.

Распределительные ТНВД, в отличие от рядных ТНВД оснащаются единым нагнетающим элементом высокого давления для всех цилиндров двигателя.

Рис. 2. Принцип действия распределительного ТНВД с аксиальным движением плунжера и распределения топлива с помощью регулирующей кромки 1. Траектория поворотов роликового кольца 2. Ролик 3. Кулачковая шайба 4. Аксиальный плунжер-распределитель 5. Регулирующая втулка 6. Камера высокого давления 7. Подача топлива к форсунке 8. Распределительный паз X- активный ход плунжера

Кулачковая шайба 3 (Рис.2), жестко соединенная с плунжером-распределителем 4, приводится во вращение от двигателя. Число кулачков, выполненных в виде выступов на рабочей поверхности шайбы, соответствует числу цилиндров двигателя. Шайба обкатывается по роликам 2, при наезде на которые кулачки приводят вращающий плунжер –распределитель в дополнительное возвратно- поступательное движение. По мере вращения приводного вала плунжер- распределитель совершает столько ходов, сколько требуется по числу цилиндров двигателя. При этом топливоподкачивающий насос нагнетает топливо в камеру 6 высокого давления, которое создается плунжером- распределителем. Вращаясь он открывает и закрывает распределительные отверстия, направляя топливо через распределительный паз 8 к отдельным форсункам. Продолжительность впрыскивания и цикловая подача изменяются путем перемещения регулирующей втулки 5, которая управляется механическим регулятором.

Роторные ТНВД или ТНВД с радиальным движением плунжеров (Рис.3) также снабжен кулачковой шайбой 3, только в отличие от распределительных насосов с аксиальным движением плунжера она имеет кольцевую форму. Кроме того, роторные ТНВД имеют от двух до четырех радиальных плунжеров 4, создающих высокое давление топлива. Данные ТНВД могут создавать более высокое давление топлива, чем аксиальные ТНВД.

Рис. 3. Принцип работы роторного ТНВД 1. Регулировка момента впрыскивания сдвигом кулачковой шайбы 2. Ролик 3. Кулачковая шайба 4. Радиальный плунжер 5. Электромагнитный клапан высокого давления 6. Камера высокого давления 7. Подача топлива к форсунке

Регулировка момента впрыскивания может осуществляться сдвигом кулачковой шайбы. Момент начала впрыскивания и продолжительность впрыска у этих ТНВД регулируется электромагнитным клапаном.

Все вышеуказанные типы ТНВД имеют одно общее-встроенный механический регулятор частоты вращения. Он автоматически изменяет цикловую подачу топлива воздействуя на рейку рядного ТНВД или на регулирующую втулку распределительного насоса, поддерживая заданную частоту вращения коленчатого вала. Кроме того, регулятор ограничивает максимальную и поддерживает минимально устойчивую частоту вращения.

Регуляторы подразделяются на пневматические, гидравлические и центробежные. Наибольшее распространение получили центробежные регуляторы, которые имеют несколько разновидностей в зависимости от их предназначения.

Механические ТНВД в своем составе также имеют:
— топливный насос низкого давления (ТННД), предназначенный для подачи необходимого количества топлива с необходимым давлением к контуру высокого давления.
— механизм опережения впрыскивания служит для управления моментом начала подачи и для компенсации времени прохождения волны давления через магистраль высокого давления. Механизм изменяет угол опережения впрыска на более ранний, с ростом частоты вращения коленчатого вала.
— механические корректирующие устройства служат для изменения цикловой подачи топлива с целью оптимизации работы дизеля. Существуют корректоры по давлению во впускном трубопроводе, по атмосферному давлению, по нагрузке, корректоры холодного пуска и демпфирования впрыскивания.

ТНВД с электронным регулированием

В отличие от механических ТНВД, топливные насосы с электронными регуляторами реагируют не только на изменение частоты вращения в зависимости от нагрузки, но и на многие другие характеристики дизеля, что позволяет более точно формировать цикловую подачу на всех рабочих режимах. Наличие электронного блока управления (ЭБУ), датчиков и электромеханических исполнительных позволяет увеличить скорость регулирования, мощность двигателя, уменьшить расход топлива и эмиссию отработанных газов (ОГ).

Рис.4. Системные блоки электронного управления работой дизеля 1. Датчики и задающие устройства (входные сигналы) 2. Электронный блок управления 3. Исполнительные механизмы 4. Взаимодействие с другими системами дизеля 5. Диагностика

Датчики и задающие устройства предназначены для регистрации условий эксплуатации, к ним относятся:
— Задающее устройство регулировок
— Индуктивный датчик частоты коленчатого вала (датчики оборотов)
— Датчик частоты распределительного вала и распознавания цилиндра двигателя
— Датчики температуры (охлаждающей жидкости, воздуха, топлива, масла)
— Датчик давления воздуха во впускном коллекторе
— Переключатель ограничения цикловой подачи и максимальной частоты коленчатого вала
— Датчик начала впрыскивания (датчик хода иглы распылителя)

ЭБУ обрабатывает сигналы датчиков и задающих устройств по определенным программам и алгоритмам управления. Он управляет исполнительными механизмами с помощью электрических выходных сигналов.
ЭБУ способен обрабатывать входные сигналы от датчиков в аналоговой, цифровой и импульсной формах, ограничивать их допустимыми напряжениями и проводить проверку на достоверность. ЭБУ рассчитывает момент начала и продолжительность впрыска топлива, учитывая параметры загруженных в него характеристик и сигналы датчиков. Затем расчетные величины преобразуются в выходные сигналы, которые генерируются в виде сигналов широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при помощи которых исполнительные механизмы приводятся в любое рабочее положение.
Рис.5 иллюстрирует принцип работы исполнительного механизма (ИМ) на основе ШИМ. Сигналы постоянной частоты с варьируемым временем включения имеют прямоугольную форму. Сила тока при подаче сигналов всегда постоянна. Эффективная же сила тока, влияющая на работу якоря ИМ, зависит от соотношения включенного и выключенного состояния электромагнита ИМ. Малое время включения создает меньшую эффективную силу тока, а большее время — большую.

Рис. 5. График сигнала широтно-импульсной модуляции
a) постоянная частота сигнала
b) переменное время включения

Исполнительные механизмы преобразуют выходные сигналы в действие электромеханических узлов, например, электромагнитов, передвигающих рейку ТНВД или регулирующую втулку в заданное положение.
На (Рис. 6) показан исполнительный механизм электронного регулятора частоты вращения рядного ТНВД.

Рис.6. Исполнительный механизм электронного регулятора частоты вращения рядного ТНВД 1. Рейка ТНВД 2. Возвратная пружина 3. Контактное кольцо датчика пути регулирования 4. Электромагнит 5. Якорь электромагнита 6. Датчик частоты вращения 7. Импульсное кольцо датчика частоты вращения 8. Кулачковый вал ТНВД

В ТНВД, оснащенными подобными регуляторами величина цикловой подачи, определяется положением рейки ТНВД, которое зависит от частоты вращения коленчатого вала и от значений датчиков системы управления дизеля. Электромагнит 4 исполнительного механизма при подаче на него напряжения, перемещает якорь 5, преодолевая сопротивление возвратной пружины 2. С увеличением силы тока регулирования якорь сдвигает рейку 1 ТНВД в направлении большей цикловой подачи. Таким образом происходит соответствующая установка рейки в любое необходимое положение — от нулевой до максимальной цикловой подачи. Управление электромагнитом происходит на основе сигнала ШИМ. Распределительные ТНВД с регулирующей кромкой и ЭБУ оснащаются исполнительным механизмом регулировки величины цикловой подачи и электромагнитным клапаном регулирования момента ее начала.

Рис. 7. Электромагнитный исполнительный механизм распределительного ТНВД с ЭБУ 1. Полудифференциальный коротко-замкнутый кольцевой датчик 2. Электромагнитный поворотный исполнительный механизм регулировки цикловой подачи 3. Электромагнитный остановочный клапан 4. Плунжер-распределитель 5. Электромагнитный клапан регулирования момента начала подачи 6. Регулирующая втулка

Электромагнитный поворотный исполнительный механизм 2 (Рис.7) действует через валик на регулирующую втулку. Управляющий канал в зависимости от режима работы ТНВД может открываться раньше или позже.
Величина цикловой подачи постоянно изменяется в пределах между нулевым и максимальным значениями (например, при холодном пуске). Управление изменением этой величины происходит в зависимости от ширины сигналов ШИМ. В обесточенном состоянии возвратные пружины исполнительного механизма переводят его в «нулевое» положение. Угол поворота исполнительного механизма, и, следовательно, положения регулирующей втулки определяется датчиком 1. Его сигналы и частота вращения определяет необходимую цикловую подачу.
Давление внутри ТНВД, пропорциональное частоте вращения, действует на поршень установки момента начала подачи и регулируется электромагнитным клапаном5, который также управляется импульсными сигналами. При длительно открытом электромагнитном клапане, когда давление понижается, устанавливается более поздний момент подачи, а при закрытом клапане (повышение давления) более ранний.

Индивидуальные ТНВД и насос-форсунки

Индивидуальные ТНВД и насос-форсунки являются индивидуальными системами впрыска и комплектуются одной самостоятельной топливной системой высокого давления на каждый цилиндр. В насос-форсунке ТНВД и форсунка объединены в одну конструкцию и встроены в головку блока непосредственно над каждым цилиндром. Система индивидуальных ТНВД включает в себя индивидуальные насосы высокого давления (столбики), которые монтируются на дизеле как отдельные узлы, соединенные с форсунками короткими трубками высокого давления. Благодаря этому облегчается компоновка этих агрегатов на двигателе и упрощается их обслуживание. Именно эти факторы обеспечивают индивидуальным ТНВД широкое применение в дизелях от мелких строительных и сельхозмашин до тяжелых грузовиков, тепловозов и судов. На (Рис.8) изображена схема расположения индивидуальных ТНВД с электромагнитным клапаном на двигателе, управляемых общим ЭБУ.

Рис. 8. Схема расположения индивидуальных ТНВД с ЭБУ на двигателе 1. Ступенчатый корпус форсунки 2. Камера сгорания двигателя 3. Индивидуальный ТНВД 4. Распределительный вал двигателя 5. Штуцер магистрали высокого давления 6. Магистраль высокого давления 7. Электромагнитный клапан 8. Возвратная пружина 9. Роликовый толкатель

Каждый индивидуальный ТНВД приводится в действие непосредственно от собственного кулачка на распределительном валу 4 двигателя. Связь с плунжером осуществляется через возвратную пружину 8 и роликовый толкатель 9. Все ТНВД крепятся через фланцы к блоку цилиндров. На (Рис.9) изображена конструкция индивидуального ТНВД с электромагнитным клапаном.

Рис. 9. Конструкция индивидуального ТНВД с электромагнитным клапаном 1. Ступенчатый корпус форсунки 2. Штуцер магистрали высокого давления 3. Магистраль высокого давления 4. Накидная гайка ТНВД 5. Ограничитель хода иглы электромагнитного клапана 6. Игла электромагнитного клапана 7. Пластина 8. Корпус ТНВД 9. Камера высокого давления (в плунжерной паре) 10. Плунжер 11. Блок цилиндров дизеля 12. Ось роликового толкателя 13. Кулачок 14. Тарелка пружины 15. Пружина клапана 16. Корпус клапана с катушкой и магнитным сердечником 17. Пластина якоря 18. Проставка 19. Уплотнение 20. Канал подвода топлива (низкое давление) 21. Канал обратного слива топлива 22. Ловушка для возврата просачивающегося вокруг плунжера топлива 23. Пружина толкателя 24. Стакан толкателя 25. Тарелка пружины 26. Роликовый толкатель 27. Ролик толкателя

ТНВД системы Common Rail

Одной из самых перспективных систем впрыска является система Common Rail. Главное отличие этой системы от других систем-разделение процесса нагнетания давления и обеспечения впрыскивания топлива. В данной системе ТНВД отвечает только за процесс нагнетания топлива, но он лишен распределительной функции и необходим лишь для создания резерва топлива и быстрого повышения давления в топливном аккумуляторе.
С момента создания системы Common Rail конструкции ТНВД претерпели многочисленные изменения и способны развивать огромное давление до 2500 bar. В наиболее простой конструкции ТНВД СР-1 (Рис.10) три плунжера 3, радиально расположенные по окружности через 120 градусов, сжимают топливо внутри ТНВД. Три рабочих хода каждого плунжера за один оборот вала ТНВД позволяют обеспечить незначительную и равномерную нагрузку на вал привода 1 с эксцентриковыми кулачками 2.

Рис. 10. ТНВД системы Common Rail 1. Вал привода 2. Эксцентриковый кулачок 3. Плунжер с втулкой 4. Впускной клапан 5. Выпускной клапан 6. Подача топлива

Топливоподкачивающий насос через фильтр подает топливо к ТНВД (Рис.11). Пройдя через дроссельное отверстие защитного клапана 14 и открытый перепускной клапан 15, оно поступает к впускному клапану 5 и далее в камеру 4 над плунжером, движущимся вниз (режим впуска). После прохождения нижней мертвой точки впускной клапан 5 закрывается. Топливо в надплунжерном пространстве сжимается плунжером, идущим вверх. Когда возрастающее давление достигнет уровня, соответствующего тому, что поддерживается в аккумуляторе высокого давления, открывается выпускной клапан 7. Сжатое топливо поступает в контур высокого давления до тех пор, пока плунжер не достигнет верхней мертвой точки (режим подачи). Затем давление падает, выпускной клапан 7 закрывается и плунжер начинает движение вниз.

Рис. 11. Схема продольного разреза ТНВД системы Common Rail 1. Вал привода 2. Эксцентриковый кулачок 3. Плунжер с гильзой 4. Камера над плунжером 5. Впускной клапан 6. Электромагнитный клапан отключения плунжерной секции 7. Выпускной клапан 8. Уплотнение 9. Штуцер магистрали, ведущей к аккумулятору высокого давления 10. Клапан регулирования давления 11. Шариковый клапан 12. Магистраль обратного слива топлива 13. Магистраль подачи топлива к ТНВД 14. Защитный клапан с дроссельным отверстием 15. Перепускной канал низкого давления

Когда величина давления опускается ниже давления, создаваемого топливоподкачивающим насосом, впускной клапан 5 открывается и процесс повторяется.

Диагностика ТНВД

В условиях плотной компоновки агрегатов моторного отсека современного автомобиля экономически целесообразно до снятия ТНВД для проверки его параметров на безмоторном стенде провести диагностику основных систем двигателя, чтобы убедиться, что причина неисправности именно в ТНВД. Для двигателей не оснащенных электронной системой управления необходимо провести механическую диагностику, а для двигателей, оснащенных ЭБУ, компьютерную или комплексную диагностику. Исключение составляют случаи явных дефектов ТНВД, например, течи топлива или самопроизвольное изменение оборотов двигателя.

После проведения диагностики двигателя, при необходимости, ТНВД снимается с двигателя и проверяется на специальном безмоторном стенде или дефектуется методом частичной или полной разборки.

До установки ТНВД на безмоторный стенд он осматривается на предмет внешних повреждений, герметичности, отсутствия люфтов приводного вала, а для механических ТНВД, дополнительно, отсутствия люфтов рычага акселератора.

Методика проверки ТНВД, как отдельного агрегата, определяется специальным тест-планом, параметры которого индивидуальны для каждого типа дизельного двигателя.
В общем случае проверка ТНВД проводится по следующей схеме:
— проверка топливного насоса низкого давления(ТННД)
— проверка герметичности нагнетательных клапанов
— проверка момента начала подачи ТНВД
— проверка производительности ТНВД на основных режимах работы
— проверка неравномерности подачи ТНВД по секциям
— проверка устройства опережения впрыска
— проверка корректирующих устройств ТНВД

Для рядных, распределительных и роторных ТНВД с электронным управлением необходимо проверить параметры электромеханического исполнительного механизма.

При диагностике ТНВД системы Common Rail на безмоторном стенде осуществляется проверка:
— плунжерных секций при различной нагрузке
— впускных клапанов
— выпускных клапанов
— электронного клапана регулировки давления
— производительности ТНВД при давлениях, соответствующих основным рабочим режимам.

Ремонт ТНВД

Основной целью ремонта ТНВД является: 1. Ввод агрегата в рабочее состояние, обеспечивающее его длительную эксплуатацию. 2. Определение причин его выхода из строя. Основными причинами выхода из строя ТНВД могут являться:
— некачественное топливо, содержащее механические примеси, воду, инородные жидкости.
— естественный износ при длительной эксплуатации.
— некачественный ремонт или установка деталей сомнительного производства.
— нарушение технологических нормативов при снятии и установке ТНВД с двигателя, например, перетяжка приводного ремня.
— нарушение норм эксплуатации или слишком динамичные режимы условия эксплуатации, например, жесткая езда.
Главный экономический смысл ремонта ТНВД заключается в том, чтобы стоимость ремонта вместе с установленными запчастями, не превышала стоимости нового или проверенного ТНВД, приобретенного на разборке.
Хороший ремонт ТНВД требует высокой квалификации персонала, специального диагностического и технологического оборудования, наличие диагностических тест-планов и качественных запчастей.

Методы ремонта могут сильно различаться для каждых типов ТНВД, ввиду большого разнообразия их конструкций. Однако общая технология ремонта производится по следующей схеме:

1. Внешний осмотр и оценка комплектности агрегата. 2. Мойка ТНВД в собранном виде.
Производится различными способами:
— механическим способом
— специальными моющими жидкостями под давлением
— сжатым воздухом
— погружением в ультразвуковую ванну
3. Разборка и предварительная оценка внутреннего состояния.
Разборка проводится с помощью специальных приспособлений, без участия которых процесс становится трудоемким и может привести к дополнительным поломкам. Потом определяется наличие поломанных деталей, коррозии, продуктов износа трущихся поверхностей (металлической стружки). 4. Мойка всех деталей и узлов ТНВД. Лучше всего детали отмываются в ультразвуковой ванне, с применением специальных моющих средств. Процесс считается законченным, когда детали очищены от грязи и коррозии. 5. Дефектация и отбраковка деталей ТНВД.
Этот этап проводится путем осмотра, а также с применением оптических и высокоточных измерительных устройств. Операция выполняется с целью определения степени износа и пригодности деталей к дальнейшей эксплуатации. Измеряется износ, люфты, определяется наличие сколов, царапин, трещин, величина эрозии металла.
Важным условием дефектации является проверка электрических параметров электромеханических исполнительных механизмов и корректирующих механизмов. Далее детали сортируют на годные к эксплуатации, требующие ремонта и не подлежащие ремонту.

6. Ремонт деталей ТНВД.
Данная операция целесообразна, в случае, когда ее стоимость ниже стоимости новых деталей при условии длительной эксплуатации. Наиболее пригодными для ремонта считаются:
— корпус ТНВД
— детали топливоподкачивающего насоса
— нагнетательные клапана
7. Комплектация ТНВД новыми деталями.
Традиционно запчасти основных производителей ТНВД таких как Bosch, Zexel, Delphi, Denso, Siemens имеют высокую стоимость. Желание сэкономить и использовать запчасти производителей, не имеющих достойную репутацию, может привести к некачественному ремонту. Поэтому вопрос комплектации запчастями лучше отдать на откуп сервису, производящему ремонт ТНВД, при условии, что сервис предоставляет гарантийные обязательства. 8. Сборка ТНВД.
Ввиду того, что ТНВД является прецизионным устройством, вне зависимости от величины ремонтной организации, его сборка должна производиться на оборудованном рабочем месте, имеющим специальный инструмент, с соблюдением технологической дисциплины и чистоты. Вне зависимости от конструкции ТНВД, его сборка осуществляется по общим правилам:
— сборка ТНВД проводиться в обратном порядке к его разборке
— к сборке допускаются только новые, отремонтированные и годные к эксплуатации детали, прошедшие отбраковку
— при сборе используются только новые ремкомплекты сальников и уплотнений
— затяжка резьбовых соединений осуществляется динамометрическим ключом, в определенном порядке, с использованием технологических нормативов
— для смазки трущихся деталей используется чистое дизельное топливо и специальные смазочные материалы, рекомендованные производителем ТНВД
— на каждом этапе сборки ТНВД необходим контроль допустимых люфтов, подвижных соединений и плавности хода
— после сборки проводится проверка ТНВД на герметичность под необходимым давлением
— окончательный этап сборки ТНВД – его обкатка на безмоторном стенде. 9. Регулировка ТНВД.
Регулировка ТНВД осуществляется после сборки. Главная задача регулировки ТНВД- приведение его основных параметров (давление, цикловая подача, момент начала впрыскивания, неравномерность цикловой подачи) в соответствие с техническими характеристиками двигателя (мощность, крутящий момент, количество оборотов в минуту) на основных рабочих режимах.
Регулировка ТНВД проводится на специальном безмоторном стенде, по алгоритму аналогичному схеме диагностики ТНВД. При этом используются эталонные трубки высокого давления, и эталонные форсунки стенда, отрегулированные на давление открытия форсунок данного двигателя. Механические ТНВД регулируются с помощью специальных винтов (винта номинальных оборотов, винта максимальных оборотов, винта холостого хода). Электронные распределительные ТНВД типа VE регулируются путем смещения исполнительного механизма (централизации) относительно корпуса насоса. Регулировка давления ТНВД системы Common Rail производиться с помощью:
— клапана регулирования в зоне высокого давления
— дозирующего клапана в зоне всасывания
— комбинированного способа, сочетающего оба метода регулировки

На Рис. 12 представлена блок-схема алгоритма ремонта ТНВД.

Рис.12. Блок- схема ремонта ТНВД

Установка ТНВД на двигатель

После ремонта и регулировки ТНВД устанавливается на двигатель, с которым он может быть связан ременным, цепным или шестеренчатым приводом. Для этого необходимо совместить установочные метки ТНВД с метками механизма газораспределения двигателя. Данные о взаимном расположении установочных меток можно подчерпнуть в справочной литературе и на электронных носителях информации, например, Autodata. Там же существуют данные о моментах затяжки присоединительных винтов ТНВД. Если ТНВД связан с двигателем ременной передачей необходимо установить ремень с заданным усилием. Нарушение этого условия может привести к серьезным поломкам ТНВД и двигателя.
После установки насоса на двигатель, для механических ТНВД и ТНВД с электронным регулятором требуется точная регулировка угла опережения впрыска (УОВ) на двигателе. Для механических ТНВД используется статический и динамический способы регулировки. Для рядных ТНВД статический способ осуществляется с помощью моментоскопа, а для распределительных применяется специальная индикаторная головка. Динамический способ установки угла впрыска производится на холостых оборотах двигателя с помощью специального стробоскопа. Данные об установочных углах для обоих способов определяются через программу Autodata. Для электронных ТНВД оптимальный метод установки УОВ осуществляется с помощью диагностических сканеров, например, KTS фирмы Bosch. При установке ТНВД системы Common Rail на двигатель точной регулировки угла опережения впрыска не требуется.

ООО «Дизель-Сервис» предлагает полный спектр услуг по снятию, установке, профилактике, диагностике и агрегатному ремонту ТНВД следующих типов:

• VE фирмы BOSCH европейских автопроизводителей, а также фирм ZEXEL и DENSO азиатских автопроизводителей для легковых автомобилей, микроавтобусов, малогабаритных грузовиков и спецтехники;
• рядных механических ТНВД для легковых автомобилей и микроавтобусов MERCEDES и др. ;
• электронных ТНВД типа VE BOSCH для европейских автомобилей и VE ZEXEL и VE DENSO для некоторых моделей японских и корейских автомобилей.
• ТНВД для автомобилей, оснащенных системой Common Rail фирмы BOSCH.

---

ООО «Дизель-Сервис» имеет оборудование и специнструмент для снятия и установки большинства видов топливных насосов, а также свой топливный цех по агрегатному ремонту и диагностике ТНВД. Наши специалисты, имеющие огромный опыт по диагностике и ремонту ТНВД, в сжатые сроки и с хорошим качеством произведут ремонт топливной аппаратуры по умеренным ценам. На все виды работ имеются гарантийные обязательства.

Оплата может производиться по наличному и безналичному расчету.

---

Функция впрыска дизельного топлива

Система впрыска топлива лежит в основе дизельного двигателя. Сжимая и впрыскивая топливо, система нагнетает его в воздух, который был сжат до высокого давления в камере сгорания.

В состав системы впрыска дизельного топлива входят:

• ТНВД — нагнетает топливо до высокого давления
• Трубка высокого давления — подает топливо в форсунку
• форсунка — впрыскивает топливо в цилиндр
• подкачивающий насос — всасывает топливо из топливного бака
• фильтр топливный — фильтрует топливо

Некоторые типы топливных баков также имеют топливный отстойник на дне фильтра для отделения воды от топлива.

Функции системы

Система впрыска дизельного топлива выполняет четыре основные функции:

Подача топлива

Элементы насоса, такие как цилиндр и плунжер, встроены в корпус насоса высокого давления. Топливо сжимается до высокого давления, когда кулачок поднимает плунжер, а затем направляется в инжектор.

Регулировка количества топлива

В дизельных двигателях поступление воздуха практически постоянно, независимо от частоты вращения и нагрузки. Если количество впрыска изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя и время впрыска остается постоянным, мощность и расход топлива изменяются. Поскольку мощность двигателя почти пропорциональна количеству впрыска, она регулируется педалью акселератора.

Регулировка момента впрыска

Задержка зажигания — это период времени между моментом впрыска, воспламенения и сгорания топлива и достижением максимального давления сгорания. Поскольку этот период времени почти постоянен, независимо от частоты вращения двигателя, таймер используется для регулировки и изменения момента впрыска, что позволяет достичь оптимального сгорания.

Распылительное топливо

Когда топливо нагнетается впрыскивающим насосом и затем распыляется из форсунки, оно полностью смешивается с воздухом, улучшая тем самым воспламенение. Результат — полное сгорание.

Дизельные топливные насосы — Топливный насос

Фото 2/5 | Дизельные нагнетательные насосы, боковой угол

Топливный насос высокого давления — это сердце дизельного двигателя. Точно поданное топливо поддерживает ритм или синхронизацию, которые обеспечивают плавную работу двигателя.Одновременно насос также контролирует количество топлива, необходимое для получения желаемой мощности. ТНВД выполняет работу как дроссельной заслонки, так и системы зажигания, необходимых в бензиновых двигателях. При устранении неисправностей бензинового двигателя вы проверяете компрессию, топливо и искру. У дизеля нет системы зажигания, поэтому с ним на одну ошибку меньше. Основные достижения в разработке дизельного двигателя являются прямым результатом улучшенного впрыска топлива. Вот как работает ТНВД.

Насосы с линейным впрыском (толчковыми)
Первые насосы, в которых для подачи дозированного топлива в камеру сгорания использовались плунжеры, были разработаны еще в 1890-х годах. На это ушло почти сорок лет, но в 1927 году компания Bosch представила серийный линейный насос с спиральным управлением. Эти первые насосы очень похожи на Bosch P7100 (P-pump) на двигателях Dodge Ram 5. 9L Cummins ’94 — ’98. Иногда их называют толчковыми насосами. Они состоят из отдельных насосов и плунжеров, соединенных в линию, по одному на цилиндр.Они активируются кулачком, который механически связан с двигателем. Тем не менее, насос может изменять время, хотя и не до такой степени, как система с электронным управлением. Рядные ТНВД выглядят как рядные мини-двигатели. Первые рядные ТНВД обеспечивали давление впрыска от 3000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм, в то время как более новый Bosch P7100, установленный на двигателях Cummins от ’94 до ‘981/2, обеспечивает давление 18000 фунтов на квадратный дюйм.

Распределительные (роторные) впрыскивающие насосы
Эти типы насосов имеют только один дозатор топлива.Вращающийся ротор обеспечивает гидравлическое соединение с различными портами на распределительной головке, чем-то похоже на то, как распределитель работает на бензиновом двигателе. Преимущества роторного насоса только с одним плунжером в том, что все порции топлива абсолютно одинаковы, что позволяет уменьшить габаритные размеры. Кроме того, насосы распределительного типа имеют меньше движущихся частей по сравнению с линейными насосами. Двумя примерами механических ротационных насосов являются Stanadyne DB2 и Bosch VE. Stanadyne DB2 создает давление 6700 фунтов на квадратный дюйм, а Bosch VE — 17000 фунтов на квадратный дюйм.

Примером электронного ротационного насоса является Bosch VP44, способный создавать давление 23 000 фунтов на квадратный дюйм. Это самый умный насос с наибольшей ответственностью — даже по сравнению с новыми насосами Common Rail CP3. Это так, потому что все, что нужно сделать CP3, — это создать давление. Помимо создания давления, VP44 необходимо электронно контролировать время и количество топлива, подаваемого в двигатель.

Система впрыска Common-Rail
При системе впрыска Common-Rail сам насос в значительной степени утратил свои полномочия решать, когда подавать топливо под давлением и в каком количестве.Например, насос CP3 получает топливо из топливного бака. Затем он использует радиально-поршневую конструкцию для значительного увеличения давления. Топливо под высоким давлением отправляется в общую топливную рампу, которая в основном является аккумулятором для форсунок. Форсунки вступят в силу оттуда.

Насос-форсунки
Линии, соединяющие ТНВД с топливной форсункой, вызвали проблемы у первых инженеров-дизелей. Поэтому в 1905 году Карл Вайдман избавился от них, соединив впрыскивающий насос и инжектор.Насос-форсунка представляет собой компактную конструкцию с впрыском топлива, в которой плунжер насоса создает высокое давление за счет механической силы, прилагаемой двигателем. Плунжер и форсунка сливаются в одно целое, задача которого — подавать распыленное топливо в камеру сгорания. Чаще всего насос-форсунки используются в двигателях Volkswagen и больших дизельных двигателях. DP

Интересные факты о впрыске топлива
* Первые дизельные двигатели использовали сжатый воздух для подачи топлива в камеру сгорания. Это технология, оставшаяся после экспериментов с угольной пылью.

* Компания Atlas Imperial Diesel из Окленда, Калифорния, разработала свою первую топливную систему Common Rail еще в 1919 году.

* Основной проблемой для систем впрыска топлива является отсутствие подтекания в конце впрыска. Даже небольшая дополнительная капля нарушит цикл сгорания.

* В современных дизельных двигателях топливо выходит из форсунки под давлением 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Для сравнения, это число укладывается в диапазон давлений, в которых работают гидрорезки.Watejets использует высокое давление h30 для резки многих различных материалов, включая пластик, дерево, сталь и алюминий.

* Cummins и Scania объединились для создания системы впрыска XPI Common-Rail высокого давления, которая способна поддерживать высокое давление топлива при любой работе двигателя.

* Первые ТНВД имели масляные щупы.

Принцип работы топливного насоса высокого давления в дизельном двигателе

В обычных дизельных двигателях есть два типа топливных насосов: линейный насос и распределительный насос.

Мы обсуждали разницу между двумя типами насосов в предыдущей статье, вы можете получить доступ к этим 3 типам топливных насосов в дизельных двигателях.

В этой статье мы подробно поговорим о встроенном ТНВД.

Как это работает? какие компоненты? мы все это обсудим.

Определение встроенного нагнетательного насоса

Встроенный впрыскивающий насос — это насос высокого давления на дизельном двигателе, который используется для индивидуального повышения давления дизельного топлива до 18 000 фунтов на квадратный дюйм.

То есть каждый инжектор будет обслуживаться плунжерным узлом.

Можно сказать, что в 4-цилиндровом дизельном двигателе 4 инжектора и 4 поршня.

Основная характеристика линейного ТНВД заключается в конфигурации каждого плунжера. Каждый плунжер расположен на одной линии над насосом распределительного вала.

Отсюда и произошло название «встроенный насос». Помимо того, что этот тип называется встроенным насосом, этот тип также известен как индивидуальный насос, потому что, как объяснялось выше, в этом типе используется один плунжер для каждого цилиндра.

Главный компонент линейного ТНВД

В линейном ТНВД 5 основных компонентов,

• Насос распределительного вала
• Плунжер
• Бочка топливная
• Подача топлива
• Шестерня

Насос распределительного вала используется для приведения в действие плунжера с целью сжатия топлива. Бочка с топливом — это место для хранения топлива, которое будет прижиматься к форсунке.

Это конфигурация, плунжер расположен над распределительным валом, а топливный цилиндр расположен над плунжером.

Рейка и шестерня — это механизм для регулирования количества топлива в топливной бочке. Этот механизм будет регулировать обороты дизельного двигателя.

Подача топлива представляет собой дверцу входа-выхода топлива, имеется три входа подачи топлива
входной канал, используемый как вход топлива из бака в выходной канал насоса
, используемый как выход топлива в инжектор в условиях высокого давления
возвратный канал, используется для слива оставшегося топлива, которое не вдавливается в форсунку

А как это работает?

1. Внешний механизм ТНВД

Обычно есть мини-насос, который используется для перекачки топлива из бака в ТНВД. Этот насос работает механически, то есть приводится в действие коленчатым валом двигателя.

Итак, чтобы запустить поток топлива, нам нужно провернуть двигатель.

Когда коленчатый вал вращается, мини-насос будет отправлять дизельное топливо из бака в топливный насос через впускной канал. Из входного патрубка топливо непосредственно заполняет топливную бочку, и она готова к прессованию.

2. Механизм ТНВД

Распределительный вал насоса соединен с коленчатым валом двигателя, поэтому при автоматическом проворачивании двигателя распредвал насоса вращается.

Это вращение перемещает плунжер, так что плунжер прижимается вверх, и в результате топливо, которое уже находится в топливной бочке, сжимается под высоким давлением и поступает в инжектор.

Когда кулачок закончил нажимать на плунжер, плунжер возвращается в нижнее положение. Это приведет к повторному открытию камеры топливного бочонка, так что топливо из впускного патрубка заполнит топливный бочонок напрямую.

3. Механизм установки оборотов двигателя

Регулировка оборотов двигателя на обычном дизельном топливе осуществляется путем регулировки количества топлива, впрыскиваемого форсункой.

В этом случае регулятор находится в топливной бочке. Количество топлива в топливной бочке при нажатии влияет на частоту вращения двигателя.

это задача рейки и шестерни. Эти два компонента будут регулировать количество топлива в топливной бочке, регулируя утилизацию топлива через возвратную подачу.

Количество топлива меньше (низкие обороты)

Количество топлива больше (высокие обороты)

Таким образом, от топливной бочки имеется промежуточный топливный тракт, ведущий к обратной подаче.

Этот путь сделан с определенным уклоном, так что, когда угол поворота плунжера, это повлияет на количество топлива, содержащегося в топливной бочке

Для большей ясности вы можете увидеть картинку (если смотреть сбоку)

а. при низких оборотах

Количество сжатого топлива меньше, поэтому угол плунжера можно увидеть на картинке.

2. при высоких оборотах

Количество запрессованного топлива больше, поэтому угол плунжера виден на картинке.

Впрыск дизельного топлива | HowStuffWorks

Одно большое различие между дизельным двигателем и газовым двигателем заключается в процессе впрыска. В большинстве автомобильных двигателей используется впрыск через порт или карбюратор. Система впрыска через порт впрыскивает топливо непосредственно перед тактом впуска (вне цилиндра). Карбюратор смешивает воздух и топливо задолго до того, как воздух попадает в цилиндр.Поэтому в двигателе автомобиля все топливо загружается в цилиндр во время такта впуска, а затем сжимается. Сжатие топливно-воздушной смеси ограничивает степень сжатия двигателя — если он сжимает воздух слишком сильно, топливно-воздушная смесь самовоспламеняется и вызывает детонацию . Детонация вызывает чрезмерный нагрев и может повредить двигатель.

Дизельные двигатели используют непосредственный впрыск топлива — дизельное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр.

Форсунка в дизельном двигателе является его наиболее сложным компонентом и является предметом множества экспериментов — в любом конкретном двигателе он может располагаться в различных местах. Форсунка должна выдерживать температуру и давление внутри цилиндра и при этом подавать топливо в виде мелкого тумана. Обеспечение циркуляции тумана в цилиндре для его равномерного распределения также является проблемой, поэтому в некоторых дизельных двигателях используются специальные впускные клапаны, камеры предварительного сгорания или другие устройства для завихрения воздуха в камере сгорания или иного улучшения процесса зажигания и сгорания. .

Некоторые дизельные двигатели содержат свечу накаливания . Когда дизельный двигатель холодный, в процессе сжатия воздух может не подняться до температуры, достаточной для воспламенения топлива. Свеча накаливания представляет собой электрически нагреваемый провод (представьте себе горячие провода, которые вы видите в тостере), который нагревает камеры сгорания и повышает температуру воздуха, когда двигатель холодный, чтобы двигатель мог запуститься. По словам Кли Браттона, техника-подмастерья по тяжелому оборудованию:

Все функции в современном двигателе контролируются ECM, взаимодействующим со сложным набором датчиков, измеряющих все, начиная с R.ВЕЧЕРА. к температуре охлаждающей жидкости и масла двигателя и даже к положению двигателя (т. е. T.D.C.). Свечи накаливания сегодня редко используются в более крупных двигателях. Контроллер ЭСУД определяет температуру окружающего воздуха и замедляет синхронизацию двигателя в холодную погоду, поэтому форсунка впрыскивает топливо в более позднее время. Воздух в цилиндре сжимается сильнее, выделяя больше тепла, что способствует запуску.

В небольших двигателях и двигателях, не оснащенных таким современным компьютерным управлением, для решения проблемы холодного запуска используются свечи накаливания.

Конечно, механика — не единственное отличие дизельных двигателей от бензиновых. Есть еще проблема с топливом.

Впрыск дизельного топлива

Впрыск дизельного топлива

Magdi K. Khair, Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Целью системы впрыска топлива является подача топлива в цилиндры двигателя с точным контролем момента впрыска, распыления топлива и других параметров.К основным типам систем впрыска относятся насос-форсунка, насос-форсунка и common rail. Современные системы впрыска достигают очень высокого давления впрыска и используют сложные электронные методы управления.

Основные принципы

Назначение системы впрыска топлива

На производительность дизельных двигателей сильно влияет конструкция их системы впрыска. Фактически, наиболее заметные успехи, достигнутые в дизельных двигателях, явились прямым результатом превосходной конструкции системы впрыска топлива.Хотя основная цель системы — подавать топливо в цилиндры дизельного двигателя, именно то, как это топливо подается, определяет разницу в характеристиках двигателя, выбросах и шумовых характеристиках.

В отличие от своего аналога двигателя с искровым зажиганием, система впрыска дизельного топлива подает топливо под чрезвычайно высоким давлением впрыска. Это означает, что конструкция компонентов системы и материалы должны быть выбраны таким образом, чтобы выдерживать более высокие нагрузки, чтобы работать в течение длительного времени, что соответствует целям долговечности двигателя.Для эффективной работы системы также необходимы более высокая точность производства и жесткие допуски. Помимо дорогих материалов и производственных затрат, дизельные системы впрыска характеризуются более сложными требованиями к управлению. Все эти функции составляют систему, стоимость которой может составлять до 30% от общей стоимости двигателя.

Основное назначение системы впрыска топлива — подавать топливо в цилиндры двигателя. Чтобы двигатель эффективно использовал это топливо:

1. Топливо необходимо впрыскивать вовремя, то есть необходимо контролировать время впрыска и
2. Должно подаваться правильное количество топлива для удовлетворения требований к мощности, то есть необходимо контролировать дозирование впрыска.

Однако для достижения хорошего сгорания по-прежнему недостаточно подавать точно отмеренное количество топлива в нужное время. Дополнительные аспекты имеют решающее значение для обеспечения надлежащей работы системы впрыска топлива, в том числе:

• Распыление топлива — обеспечение распыления топлива на очень мелкие топливные частицы является основной задачей при проектировании систем впрыска дизельного топлива. Маленькие капли гарантируют, что все топливо испарится и участвует в процессе сгорания.Любые оставшиеся капли жидкости плохо горят или выходят из двигателя. В то время как современные системы впрыска топлива способны обеспечивать характеристики распыления топлива, намного превосходящие то, что необходимо для обеспечения полного испарения топлива в течение большей части процесса впрыска, некоторые конструкции систем впрыска могут иметь плохое распыление в течение некоторых коротких, но критических периодов фазы впрыска. Конец процесса закачки — один из таких критических периодов.
• Массовое смешивание —Хотя распыление топлива и полное испарение топлива имеют решающее значение, обеспечение достаточного количества кислорода в испарившемся топливе во время процесса сгорания не менее важно для обеспечения высокой эффективности сгорания и оптимальной производительности двигателя.Кислород поступает из всасываемого воздуха, захваченного в цилиндр, и достаточное количество должно быть увлечено топливным жиклером, чтобы полностью смешаться с имеющимся топливом во время процесса впрыска и обеспечить полное сгорание.
• Использование воздуха — Эффективное использование воздуха в камере сгорания тесно связано с объемным смешиванием и может быть достигнуто путем сочетания проникновения топлива в плотный воздух, который сжимается в цилиндре, и деления общего количества впрыскиваемого топлива на число струй.Должно быть предусмотрено достаточное количество форсунок, чтобы захватить как можно больше доступного воздуха, избегая при этом перекрытия форсунок и образования зон, богатых топливом, с дефицитом кислорода.

Основное назначение системы впрыска дизельного топлива графически представлено на Рисунке 1.

Рисунок 1 . Основные функции системы впрыска дизельного топлива

Определение терминов

Для описания компонентов и работы систем впрыска дизельного топлива используется множество специализированных понятий и терминов.Некоторые из наиболее распространенных из них включают [922] [2075] :

Сопло относится к части узла сопла / иглы, которая взаимодействует с камерой сгорания двигателя. Такие термины, как P-тип, M-тип или S-тип сопла, относятся к стандартным размерам параметров сопла в соответствии со спецификациями ISO.

Держатель форсунки или Корпус форсунки относится к части, на которой устанавливается форсунка. В обычных системах впрыска эта часть в основном выполняла функцию крепления форсунки и предварительного натяга игольной пружины форсунки.В системах Common Rail он содержит основные функциональные части: сервогидравлический контур и гидравлический привод (электромагнитный или пьезоэлектрический).

Инжектор обычно относится к держателю сопла и узлу сопла.

Начало впрыска (SOI) или Время впрыска — это время, когда начинается впрыск топлива в камеру сгорания. Обычно он выражается в градусах угла поворота коленчатого вала (CAD) относительно ВМТ хода сжатия.В некоторых случаях важно различать , указанный SOI, и фактический SOI. SOI часто обозначается легко измеряемым параметром, таким как время, в течение которого электронный триггер отправляется на инжектор, или сигнал от датчика подъема иглы, который указывает, когда игольчатый клапан инжектора начинает открываться. Точка в цикле, где это происходит, — это обозначенная SOI. Из-за механического отклика форсунки может быть задержка между указанным КНИ и фактическим КНИ, когда топливо выходит из сопла форсунки в камеру сгорания.Разница между фактическим SOI и указанным SOI заключается в запаздывании инжектора .

Начало поставки. В некоторых топливных системах впрыск топлива согласован с созданием высокого давления. В таких системах начало подачи — это время, когда насос высокого давления начинает подавать топливо в форсунку. Разница между началом подачи и SOI зависит от продолжительности времени, необходимого для распространения волны давления между насосом и инжектором, и зависит от длины линии между насосом высокого давления и инжектора, а также от скорости звука. в топливе.Разницу между началом подачи и SOI можно обозначить как задержку впрыска .

Конец впрыска (EOI) — это время в цикле, когда впрыск топлива прекращается.

Количество впрыскиваемого топлива — это количество топлива, подаваемое в цилиндр двигателя за рабочий такт. Часто выражается в мм ³ / ход или мг / ход.

Продолжительность впрыска — это период времени, в течение которого топливо поступает в камеру сгорания из форсунки.Это разница между EOI и SOI и связана с количеством впрыска.

Схема впрыска. Скорость впрыска топлива часто меняется в течение периода впрыска. На рисунке 2 показаны три распространенные формы нормы: пыльник, пандус и квадрат. Скорость открытия и Скорость закрытия относится к градиентам скорости впрыска во время открывания и закрывания сопла иглы, соответственно.

Рисунок 2 . Общие формы скорости закачки

Множественные события впрыска. В то время как обычные системы впрыска топлива используют одно событие впрыска для каждого цикла двигателя, более новые системы могут использовать несколько событий впрыска. На рисунке 3 определены некоторые общие термины, используемые для описания событий множественной инъекции. Следует отметить, что терминология не всегда последовательна. Основной впрыск Событие обеспечивает основную часть топлива для цикла двигателя. Один или несколько впрысков перед основным впрыском, предварительных впрысков , обеспечивают небольшое количество топлива перед основным впрыском.Предварительный впрыск может также обозначаться как пилотный впрыск . Некоторые называют предварительный впрыск, который происходит относительно долго до основного впрыска, как пилотный, а тот, который происходит за относительно короткое время перед основным впрыском, как предварительный впрыск. Инъекции после основных инъекций, после инъекций, , могут происходить сразу после основной инъекции (, после основной инъекции, ) или через относительно долгое время после основной инъекции (, после инъекции, ).Постинъекции иногда называют после инъекций . Хотя терминология сильно различается, близкая повторная инъекция будет называться повторной инъекцией, а поздняя повторная инъекция — повторной инъекцией.

Рисунок 3 . Множественные события инъекции

Термин разделенный впрыск иногда используется для обозначения стратегий множественного впрыска, когда основной впрыск делится на два меньших впрыска примерно равного размера или на меньший предварительный впрыск, за которым следует основной впрыск.

В некоторых системах впрыска топлива могут возникать непреднамеренные последующие впрыски, когда форсунка на мгновение повторно открывается после закрытия. Иногда их называют вторичными впрысками .

Давление впрыска постоянно не используется в литературе. Это может относиться к среднему давлению в гидравлической системе для систем Common Rail или к максимальному давлению во время впрыска (пиковое давление впрыска) в обычных системах.

Основные компоненты топливной системы

Компоненты системы впрыска топлива

За некоторыми исключениями, топливные системы можно разделить на две основные группы компонентов:

• Компоненты стороны низкого давления — Эти компоненты служат для безопасной и надежной подачи топлива из бака в систему впрыска топлива.Компоненты стороны низкого давления включают топливный бак, топливный насос и топливный фильтр.
• Компоненты стороны высокого давления — Компоненты, которые создают высокое давление, измеряют и подают топливо в камеру сгорания. К ним относятся насос высокого давления, топливная форсунка и форсунка для впрыска топлива. Некоторые системы могут также включать аккумулятор.

Форсунки для впрыска топлива можно разделить на тип отверстий или дроссельных игл, а также на закрытые или открытые.Закрытые форсунки могут приводиться в действие гидравлически с помощью простого подпружиненного механизма или с помощью сервоуправления. Открытые форсунки, а также некоторые новые конструкции форсунок с закрытыми форсунками могут приводиться в действие напрямую.

Дозирование количества впрыскиваемого топлива обычно осуществляется либо в насосе высокого давления, либо в топливной форсунке. Существует ряд различных подходов к измерению топлива, включая: измерение давления с постоянным интервалом времени (PT), измерение времени при постоянном давлении (TP) и измерение времени / хода (TS).

Большинство систем впрыска топлива используют электронику для управления открытием и закрытием форсунки. Электрические сигналы преобразуются в механические силы с помощью привода определенного типа. Обычно эти приводы могут быть либо электромагнитными соленоидами, либо активными материалами, такими как пьезоэлектрическая керамика.

Основные компоненты системы впрыска топлива рассмотрены в отдельной статье.

###

Как работает прямой впрыск топлива в дизельных двигателях?

До того, как превратиться в системы впрыска топлива, которыми мы пользуемся сегодня, в системе подачи топлива в автомобиле использовались карбюраторы.Однако в дизельных двигателях всегда использовался прямой впрыск топлива.

В отличие от бензиновых двигателей, в которых используется впрыск через порт для впрыска топлива во впускной коллектор непосредственно перед тактом впуска, дизельные двигатели впрыскивают топливо под высоким давлением непосредственно в цилиндры двигателя. Это происходит в верхней части такта сжатия, и оба инициируют и регулируют сгорание, выполняя ту же работу, что и система зажигания и дроссельная заслонка в бензиновом двигателе.

Принимая во внимание все необходимые факторы — тепло, давление и равномерное распределение топливного тумана — неудивительно, что форсунка является наиболее сложным компонентом дизельного двигателя.Хорошая новость заключается в том, что без отдельной системы зажигания это на одну ошибку меньше, чем в топливной системе бензинового двигателя. Кроме того, без коллектора это намного более чистая установка.

В наши дни в автомобилях с дизельным двигателем обычно используются два варианта: насос-форсунка и common rail.

Инжектор

Эта система объединяет форсунку инжектора и топливный насос в один компактный компонент, который охлаждается и смазывается самим топливом.В этом процессе топливо под низким давлением подается в топливные каналы головки блока цилиндров и, если электромагнитный клапан открыт, в канал форсунки. Когда плунжер насоса опускается, соленоидный клапан и топливопровод закрываются, и захваченное топливо сжимается. Когда давление поднимается выше определенного давления «открытия», игла сопла форсунки поднимается, так что топливо может распыляться в камеру сгорания. Наконец, плунжер опускается, соленоид и топливный клапан снова открываются, и топливо поступает в канал.Это снижает давление внутри, что закрывает сопло инжектора.

Системы насос-форсунок обычно используются в больших коммерческих и легковых автомобилях Volkswagen Group и Land Rover.

Common Rail

В этой схеме топливо течет из бака в общий коллектор (также известный как аккумулятор), а затем в форсунки для распыления в камеру сгорания. В коллекторе используется предохранительный клапан для поддержания надлежащего давления и отправки дополнительного топлива обратно в бак.Время и количество впрыска точно регулируются пьезоэлектрическими клапанами. Название «common rail» происходит от общей топливной рампы, в которой хранится топливо под чрезвычайно высоким давлением (до 29 000 фунтов на квадратный дюйм), и которое подает топливо к нескольким топливным форсункам.

Системы Common Rail используются в большинстве других легковых автомобилей с дизельным двигателем по всему миру.

причин, почему ваш топливный насос форсунки выходит из строя и как это исправить

Производительность топливного насоса форсунки тесно связана с производительностью вашего двигателя.Если в вашем дизельном автомобиле возникнут проблемы с подачей топлива, он умрет от голода. Поэтому проблемы с впрыском топлива — самые сложные проблемы. Независимо от того, возникают ли у вас проблемы с двигателем или нет, полезно знать о топливных насосах форсунок, о том, как они влияют на производительность вашего двигателя и как их обслуживать, чтобы избежать проблем в будущем.

Подпишитесь на NewsGram на Quora Space, чтобы получить ответы на все свои вопросы.

Что такое ТНВД для дизельного топлива?

Насос для форсунок дизельного топлива — это механическое устройство, которое обычно нагнетает дизельное топливо в камеру внутреннего сгорания автомобильных двигателей.Это сердце дизельного двигателя, в котором он поддерживает свой ритм, чтобы обеспечить его эффективную работу на десятилетия вперед. Топливо для дизельных форсунок важно, потому что:

• Он подает топливо в двигатель, чтобы он продолжал работать. Это делается путем сжатия топлива до высокого давления, где оно поднимается к плунжеру, а затем направляется к форсункам.
• Регулирует количество топлива. Когда количество впрыскиваемого топлива регулируется в соответствии с частотой вращения двигателя, а время остается прежним, результат и рассеивание топлива изменятся.Ускоритель регулируется, когда мощность двигателя прямо пропорциональна количеству впрыскиваемого топлива.
• Используется для регулировки момента впрыска. Насосы впрыска дизельного топлива регулируют время впрыска, воспламенения и сгорания топлива при достижении максимального сгорания.
• Он также используется для распыления топлива для улучшения воспламенения, что обычно приводит к полному сгоранию.

Высокопроизводительные автомобили обычно имеют по одной топливной форсунке на цилиндр.Pixabay

Высокопроизводительные автомобили обычно имеют одну топливную форсунку на цилиндр, а насос впрыскивает дизельное топливо в камеру сгорания, отсюда и название топливная форсунка. Затем топливо (дизельное топливо) диспергируется из впрыскивающего насоса в камеру сгорания посредством другого процесса. Во время этого процесса топливо под давлением поступает в топливную форсунку по сигналу от клапана с электронным управлением, затем к плунжеру, который подготавливает топливо к окончательному выходу. Когда топливо движется из топливной форсунки, распылительный наконечник распределяет топливо в виде мелкого тумана.

Насосы для впрыска дизельного топлива работают при более высоком давлении, чем десять лет назад. Типичным для топливных насосов форсунок было перерабатывать топливо в топливной системе при давлении от 10 000 до 15 000 фунтов на квадратный дюйм (фунтов на квадратный дюйм). По сравнению с тем, как работают двигатели сегодня, это лишь половина работы. Сегодня дизельные топливные насосы работают под давлением от 30 000 до 40 000 фунтов на квадратный дюйм.

Высококачественные характеристики двигателя во многом объясняются тем, сколько топлива может переработать двигатель. Это означает, что более совершенный двигатель будет обрабатывать воздух и топливо намного лучше, чем средний двигатель — это одна из причин, по которой люди также используют турбокомпрессоры для увеличения мощности.Это также объясняет более высокое выходное давление современных топливных насосов для впрыска топлива, чем 10-15 лет назад.

Распространенные сбои ТНВД дизельного топлива и способы их предотвращения

Есть две существенные причины отказа дизельной форсунки, и 90% проблем можно отнести к качеству используемого топлива, или, скорее, к некачеству и неисправным механическим проблемам в корпусе топливной форсунки. Из этих двух вещей может возникнуть несколько проблем. Давайте посмотрим на распространенные проблемы с топливным насосом форсунки.

Грязное топливо

Использование некачественного или грязного топлива — одна из распространенных причин, по которым насосы топливных форсунок могут перестать работать эффективно или полностью. Остатки сверхурочной работы, такие как мусор и жир, могут накапливаться внутри топливной системы и засорить весь топливный насос форсунки. Область, на которую следует обратить внимание, поскольку она наиболее подвержена засорению, — это наконечник распылителя, который представляет собой область, где топливо выходит из инжектора в камеру сгорания.

Если вы замечаете, что ваш двигатель колеблется и издает брызги, когда вы пытаетесь разогнаться, это признак того, что ваши инжекторные насосы могут быть забиты.

Езда на малом топливе

Езда с почти пустым топливным баком крайне вредна для вашего дизельного двигателя. По крайней мере, вы должны стараться, чтобы все время оставалось заполненным хотя бы треть бака, поскольку топливо обеспечивает смазку топливных насосов. Когда в вашем баке достаточно дизельного топлива, подшипники топливного насоса смазываются должным образом.

Если бак работает пустым, воздух попадает в бак и может быстро изнашивать подшипники и препятствовать подаче топлива в насос-форсунку с надлежащим давлением.

Езда с почти пустым топливным баком крайне вредна для вашего дизельного двигателя. Pixabay

Отложения в насосе форсунки

Одна из основных причин отказа инжекторного насоса — чрезмерное накопление отложений. Есть два типа отложений — внутренние отложения инжектора и внешние отложения инжектора.

Отложения на внешних форсунках возникают из-за не полностью сгоревшего топлива, которое часто накапливается вокруг отверстий форсунок. Эти отложения называются отложениями коксования.

Хотя в некоторых случаях эти отложения не приводят к отказу форсунки, они могут накапливаться достаточно, чтобы затруднить распыление топлива, что приведет к менее эффективному сгоранию топлива. Вы заметите это, если у вашего автомобиля заметная потеря мощности или очень высокий расход топлива. Чтобы успешно избавить ваш дизельный двигатель от этих внешних отложений, вы можете использовать моющие присадки, которые отлично работают. Они помогут восстановить наиболее эффективную работу вашего инжекторного насоса, восстановив как потерянную мощность, так и увеличенный расход топлива, вызванный накоплением внешних отложений.

В предыдущие годы появился новый вид отложений на насосах-форсунках — внутренние отложения в дизельных форсунках. Эти отложения не образуются на внешних концах инжектора, а образуются на внутренних частях, таких как пилотные клапаны и иглы инжектора. Они похожи на коксующиеся отложения, которые обычно имеют темно-коричневый и светлый или почти не совсем белый или сероватый цвет. Хотя они могут накапливаться в любом дизельном двигателе, они более склонны к образованию в более новых двигателях с высокотехнологичными системами впрыска.

По мере того, как эти внутренние отложения накапливаются, они создают те же проблемы, что и внешние отложения — потерю мощности и высокий расход топлива. В тяжелых случаях, когда форсунки начинают полностью заедать, это может привести к высоким затратам на техническое обслуживание и чрезмерному простою автомобиля.

Чрезмерный износ

Ваш топливный насос форсунки также может выйти из строя из-за чрезмерного износа. До 2006 года дизельное топливо, обнаруженное в Соединенных Штатах, содержало высокий уровень серы; сера поступала из очищенной сырой нефти.Сера в масле действует как смазка для топливной системы. Дизельное топливо с относительно низким содержанием серы постепенно выводилось на рынок под названием «Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы» (ULSD), и теперь оно используется во всех сегментах дизельного топлива, включая железнодорожные, шоссейные и внедорожные.

Поскольку нефтепереработчики удалили серу из дизельного топлива, исчезли и преимущества смазки. Теперь присадки используются для восстановления смазывающей способности дизельного топлива. Чем меньше смазки обеспечивает дизельное топливо, тем больше следы износа.Стандарт для измерения смазывающей способности дизельного топлива — это тест HFRR (высокочастотная поршневая установка), который измеряет размер пятна износа между двумя металлическими поверхностями, смазываемыми топливом. Многие дистрибьюторы дизельного топлива теперь добавляют дополнительные присадки, улучшающие смазывающую способность, чтобы уменьшить преждевременный износ.

Важно поддерживать точное время каждый раз при регулировке или замене ремня ГРМ вашего дизельного двигателя. Pixabay

Истирание

Хотя смазывающая способность топлива является жизненно важным фактором в определении чрезмерного износа топливных насосов высокого давления, это не единственная причина чрезмерного износа, связанная с топливом.Другой основной причиной преждевременного выхода из строя топливного насоса форсунки является истирание. Все виды топлива, включая дизельное топливо высочайшего качества, содержат небольшое количество примесей.

Некоторые из этих примесей могут включать микроскопические частицы, которые могут проходить даже через самые плотные бортовые топливные фильтры. Если ваше дизельное топливо содержит эти мелкие нерастворимые частицы, со временем они могут истирать форсунки, проходя через них при нормальной работе двигателя.

В крайних случаях истирание может значительно изменить форму распыления топлива, вызывая снижение производительности двигателя, высокие затраты на техническое обслуживание из-за сильного истирания и даже увеличение времени простоя двигателя.Безупречная уборка, проводимая поставщиком топлива, и надлежащая фильтрация топлива могут значительно снизить ущерб, вызванный истиранием.

Также читайте: Восстановление внутренних поездок в условиях пандемии

Неправильная синхронизация форсунок

Идеальное количество топлива и его синхронизация исключительно важны, потому что они регулируют сгорание топлива и ускорение двигателя. Важно поддерживать точное время каждый раз при регулировке или замене ремня ГРМ вашего дизельного двигателя.

Неправильная синхронизация впрыска топлива может привести к снижению производительности двигателя и вызвать пропуски зажигания. Это также может вызвать чрезмерный расход топлива, потерю мощности и избыточное дымообразование. Серьезность проблемы также будет зависеть от того, насколько далеко от графика. Если время немного сбилось, проблем может быть минимально или вообще не быть. Если вам нужно проверить топливный насос форсунки, не делайте этого самостоятельно, а вместо этого обратитесь к профессионалам, знакомым с дизельными двигателями и топливными форсунками, например к Goldfarb inc.

Заключение

Отличная производительность топливного насоса высокого давления имеет решающее значение для поддержания исправного двигателя. Двигатель, который длительное время испытывал трудности с впрыском топлива, быстро выйдет из строя и в конечном итоге выйдет из строя. Имея представление об общих проблемах с топливными насосами и способах их предотвращения, вы сэкономите много денег.

[Заявление об ограничении ответственности: в опубликованной выше статье содержатся ссылки на коммерческие интересы.

No related posts.