2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое электронная аппаратура на дизельном двигателе

Электронная педаль газа: что это такое и как работает

Замена карбюратора на инжектор, широкое использование электронных систем управления и контроля всех рабочих параметров стали причиной отказа от классической системы акселератора с тросовым приводом. На смену ему пришла электронная педаль газа, обеспечивающая повышенную чувствительность и точность срабатывания. Для того, чтобы такой механизм служил вам как можно дольше, следует понимать принцип действия электронного акселератора, возможные проблемы с ним и возможности их диагностики.

Что такое электронная педаль газа

Традиционная механическая педаль управляет дроссельным механизмом посредством троса – при нажатии на нее тросик натягивается и открывает заслонку дросселя. Наиболее эффективны такие педали были на карбюраторных двигателях, однако с появлением и распространением инжекторных двигателей возникла потребность в более эффективном способе управления подачей топлива. Таковым стала электронная педаль газа.

По своей сути педаль, в данном случае, выступает в качестве кнопки, изменение положения которой через специальную плату трансформируется в электрический сигнал, который подается на блок управления двигателем. Далее в зависимости от положения педали изменяется интенсивность подачи топлива в двигатель.

Принцип работы электронной педали газа

В общих чертах можно описать принцип функционирования такой педали следующим образом:

  1. Водитель нажимает на электронную педаль газа, изменяя ее положение.
  2. Специальные датчики анализируют угол отклонения педали от изначального положения.
  3. Полученная информация пересылается от датчиков в электронный блок управления.
  4. ЭБУ на основе этих сведений формирует ту или иную команду дроссельной заслонке.
  5. Заслонка открывается на требуемый угол.

Как видно из приведенной информации, принцип действия электронной педали существенно сложнее, чем механической. Это не просто рычаг, натягивающий и ослабляющий трос, а полноценный электронный модуль, связанный с датчиками и прочими компонентами.

К другим особенностям функционирования педалей газа этого типа можно отнести следующие моменты:

  • В качестве основы электронных педалей самых разных производитель используется реостат.
  • Для передачи сигнала с педали на ЭБУ используются специальные дорожки с группой проводящих контактов.
  • Для обеспечения высокой точности передающие контакты во многих случаях дублируются.

Читайте также: Что такое кикдаун и для чего он нужен.

Неисправности электронной педали газа

В работе электронной педали газа могут возникать те или иные поломки и неисправности, которые окажут негативное влияние на интенсивность набора оборотов, стабильность работы двигателя, а также на саму возможность движения. Для своевременного выявления таких неполадок следует уметь распознавать их симптомы.

Если не проходит сигнал с 1 датчика положения педали:

  • после регистрации неполадки загорается сигнальная лампа на панели приборов;
  • двигатель работает в холостом режиме, пока не будет завершена проверка второго датчика;
  • при работоспособности только второго датчика набор оборотов происходит медленно;
  • дополнительные системы, оказывающие воздействие на режим работы двигателя, в частности, круиз-контроль, будут деактивированы.

Если отсутствует сигнал с обоих датчиков положения педали:

  • загорается лампа EPC;
  • автомобиль не откликается на нажатия педали газа;
  • холостые обороты достигают 1500.

Возможно также возникновение неполадок в работе датчиков дроссельной заслонки. Если не проходит сигнал по одному такому датчику, то автомобиль реагирует следующим образом:

  • загорается лампа EPC;
  • отключаются дополнительные системы, влияющие на работу двигателя;
  • на педаль акселератора автомобиль реагирует в штатном режиме.

В ситуации, если не проходят сигналы одновременно с 2 датчиков заслонки, проявляются следующие неполадки:

  • отсутствует реакция на педаль газа;
  • отключается привод дроссельной заслонки;
  • холостые обороты увеличиваются до 1500.

Для определения причины выхода из строя электронной педали следует сопоставить характер ее работы с приведенными выше симптомами. Это с высокой точностью поможет определить, в каких именно датчиках возникла проблема. Однако зачастую это затруднительно, в особенности для тех автовладельцев, которые впервые столкнулись с выходом из строя этого устройства. В таких случаях лучше отправиться на диагностику в специализированный сервисный центр.

На СТО считают информацию с ЭБУ, расшифруют код ошибки, зафиксированной системой самодиагностики, и на основании этого определят точную причину поломки. Это не только сократит общие затраты времени, но и обеспечит более высокое качество и точность ремонта.

Что лучше электронная педаль газа или тросиковая

На этот вопрос по-прежнему нет единого ответа. Многие предпочитают машины с механическим педалями, утверждая, что такая система гораздо надежнее и долговечнее. Некоторая доля истины в этих словах есть, однако нужно учитывать, что и тросиковый механизм не работает вечно. Со временем тросик может растянуться, что сделает работу педали менее эффективной. Также, в результате износа тросик может разорваться.

В целом же, статистика показывает, что ресурс электронных педалей существенно выше. Кроме того, они более удобны – владельцам автомобилей, оборудованных такими педалями, не требуется использовать подсос при холодном запуске, электроника сама все отрегулирует и настроит. Кроме того, залить свечи на таком автомобиле значительно сложнее.

Читайте также: Что такое ЭБУ в автомобиле и какие функции он выполняет.

Топливная аппаратура

Подачу топлива в цилиндры дизеля в заданном количестве и в определенное время, а также равномерное распределение топлива по объему камеры сгорания в распыленном состоянии должна обеспечивать топливная аппаратура.

Топливная аппаратура дизеля (рис. 5.32) состоит из топливных насосов 8, их привода и форсунок 17. Различные типы топливной аппаратуры имеют много общего. Основная особенность ее состоит в том, что при работе реализуются вы-

Рис. 5.32. Схема топливной аппаратуры тепловозных дизелей сокие давления топлива (до 80- 90 МПа). Почти на всех дизелях тепловозов советских железных дорог используются насосы с плунжером золотникового типа и форсунки закрытого типа.

Плунжер 10 топливного насоса 8 приводится в движение от кулачка 2 вала топливных насосов 1 через толкатель 4 с роликом 3. Толкатель, расположенный в корпусе 6, прижимается к кулачку пружиной 5.

При движении плунжера вверх топливо подается через нагнетательный клапан 12 по трубопроводу 13 к форсунке 17. Топливо, как всякая жидкость, обладает очень малой сжимаемостью. Поэтому нагнетание его связано с повышением давления во всей системе. При достижении давления, достаточного для подъема иглы 18, топливо через сопло распылителя 19 поступает в цилиндр дизеля. При падении давления под действием пружины 15 через штангу 16 игла форсунки закрывается и подача топлива прекращается. Обратный ход плунжер совершает под действием пружины 7. При движении плунжера вниз в надплунжерное пространство поступает топливо из топливного коллектора через отверстие в гильзе И. Количество подаваемого топлива зависит от положения плунжера, которое устанавливается с помощью шестерни 9 от рейки топливного насоса 14.

Регулирование подачи топлива плунжерным насосом с золотниковым управлением состоит в следующем. При движении плунжера вверх из крайнего нижнего положения 1 в положение 2 (рис. 5.33) топливо из надплунжерного пространства вытесняется через отверстие в гильзе в топливный коллектор. В положении 2 верхняя кромка плунжера полностью перекрывает отверстие в гильзе — это положение соответствует геометрическому началу подачи топлива. При дальнейшем движении плунжера вверх давление топлива в надплунжерном пространстве растет. Открывается нагнетательный клапан, и топливо поступает к форсунке при движении плунжера из положения 2 в положение 4. В положении 4 нижняя винтовая кромка головки плунжера совпадает с нижней кромкой отверстия в гильзе — это положение соответствует геометрическому концу подачи топлива. Ход плунжера от положения 2 до положения 4 называется полезным ходом плунжера. При дальнейшем движении плунжера из положения 4 вверх до крайнего верхнего положения 6 топливо из надплунжерного пространства вытесняется через вертикальный паз плунжера и кольцевую проточку в головке в топливный коллектор. Нагнетательный клапан закрыт. При движении плунжера из положения 6 вниз топливо из топливного коллектора поступает в надплунжерное пространство. Так продолжается до достижения плунжером положения 4. При движении плунжера из положения 4 в положение 2 окно в гильзе перекрыто головкой плунжера, и топливо не поступает. При дальнейшем движении плунжера из положения 2 в крайнее нижнее положение У топливо продолжает поступать в надплунжерное пространство. Цикл работы топливного насоса повторяется при каждом обороте коленчатого вала двухтактных дизелей и один раз за два оборота коленчатого вала четырехтактных дизелей.

Рис. 5.33. Схема работы топливного насоса

Изменение количества подаваемого за цикл топлива достигается поворотом плунжера (рис. 5.34). В положении 1, когда вертикальный паз плунжера совпадает с отверстием Рис. 5.34. Схема изменения подачи топлива и типы плунжерных насосов:

Читать еще:  Два такта работы двигателя

а.- плунжер с управлением концом подачи топлива; б — плунжер с управлением началом подачи топлива; в — плунжер с управлением началом и коицом подачи топлива гильзы, при возвратно-поступательном движении плунжера подачи топлива не происходит, так как над-плунжерное пространство все время сообщено с топливным коллектором. В положении 2, когда вследствие поворота плунжера паз и отверстие в гильзе не совпадают, осуществляется минимальная подача топлива. Положения 3, 4 и 5 соответствуют промежуточным значениям подачи топлива плунжером. В положении 6 осуществляется максимальная подача топлива плунжером. При этом полезный ход плунжера достигает максимального значения.

Рассмотренный на рис. 5.33 и 5.34, а плунжер имеет цилиндрическую верхнюю и винтовую нижнюю кромки. Такая конфигурация головки плунжера обеспечивает одинаковый угол начала подачи при всех значениях подачи топлива. Подачей топлива управляют, изменяя конец его подачи. На рис. 5.34, б показан плунжер, конфигурация которого обеспечивает управление началом подачи в зависимости от количества подаваемого топлива при неизмененном конце подачи, а на рис. 5.34, в — конфигурация плунжера, обеспечивающая управление началом и концом подачи. Топливные насосы с плунжером, представленным на рис. 5.34, а, применяются на большинстве тепловозных дизелей. На дизелях типов Д40 и Д49 применяются плунжеры, изображенные на рис. 5.34, е.

Большое значение в обеспечении нормальной работы топливной аппаратуры имеет нагнетательный клапан. При достижении плунжером положения 4 (см. рис. 5.33) давление в надплунжерном пространстве падает и клапан садится на свое место. При недостаточно быстром падении давления возможно подтекание топлива в конце цикла подачи. Для достижения быстрого падения давления в топливопроводе устанавливают нагнетательный клапан с разгрузочным пояском. Однако при длинном топливопроводе подтекание полностью не устраняется даже при быстрой разгрузке топливопровода от высокого давления. Поэтому всегда стремятся к сокращению длины топливопровода между насосом и форсункой. В некоторых дизелях применяются насосы-форсунки, у которых нагнетательный топливопровод совсем отсутствует.

Дефектом работы топливной аппаратуры может быть так называемое подвпрыскивание топлива, которое также снижает экономичность работы дизеля. Подвпрыскивание вызывается колебательным процессом в нагнетательном топливопроводе высокого давления после посадки иглы форсунки на седло, когда амплитуда волны давления достигает значения, достаточного для отрыва иглы форсунки. Для устранения под-впрыскивания стремятся к сокращению объема надклапанной полости за счет установки в нагнетательный клапан специальных вытеснителей. При этом создаются условия более равномерной подачи топлива в цилиндры и затухания волны давления топлива в топливопроводе, что способствует устранению причин подвпрыскивания топлива форсунками.

Основные характеристики топливной аппаратуры дизелей. Подача топлива за рабочий цикл в один цилиндр двигателя определяется номинальной цилиндровой эффективной мощностью и удельным расходом топлива дизелем. Для обеспечения допустимой перегрузки дизеля, а также для компенсации потери подачи насоса из-за износа возможная максимальная подача за цикл принимается примерно в полтора раза больше номинальной. Неравномерность распределения топлива по цилиндрам дизеля допускается на номинальной мощности не более 3-4 %. На оборотах холостого хода неравномерность достигает 30- 50%.

Коэффициентом подачи топливной системы называется отношение объема поданной через форсунку порции топлива к объему, описанному плунжером на полезном участке его хода.

Действительная продолжительность подачи топлива для различных двигателей составляет от 12 до 35° по углу поворота коленчатого вала. Следует отличать действительную продолжительность подачи от геометрической, которая определяется как угол поворота коленчатого вала двигателя, соответствующий перемещению плунжера от начала полезного хода до его окончания. Геометрическая продолжительность обычно меньше действительной.

Действительное опережение подачи топлива измеряется в градусах поворота коленчатого вала (п. к. в.) двигателя от начала впрыскивания до в. м. т. Для различных двигателей оно составляет обычно от 6 до 30 ° п. к. в. Оптимальное опережение подачи топлива подбирается экспериментальным путем и зависит от способа смесеобразования, сорта топлива, степени сжатия, нагрузки и частоты вращения. Геометрическое опережение, соответствующее началу полезного хода плунжера, больше действительного на запаздывание впрыскивания, которое составляет от 2 до 15° п. к. в.

Законом подачи (или характеристикой подачи) топлива называется распределение топлива по углу поворота вала двигателя за период впрыскивания. Закон подачи — это обобщенная характеристика влияния как профиля кулачка, размера плунжера и проходного сечения сопла форсунки, так и ряда других конструктивных и эксплуатационных факторов, например конструкции нагнетательного клапана, длины топливопроводов высокого давления, наличия в системе (под клапаном в штуцере) местных объемов, давления впрыскивания, сжимаемости жидкости и т. п. Увеличение цилиндровой мощности при неизменном скоростном режиме работы дизеля связано с увеличением цикловой подачи топлива, что приводит к изменению характеристики процесса впрыскивания. Увеличение цикловой подачи приводит к существенному возрастанию продолжительности впрыскивания и отдельных фаз топливопо-дачи. При растянутом процессе впрыска повышается температура выпускных газов, снижается экономичность работы дизеля.

Топливный насос дизеля Д49 (рис. 5.35) установлен на лотке, расположенном в развале цилиндров. Насос состоит из корпуса 4, гильзы 11, плунжера 12, седла 8 и клапана 9. Гильза и седло закреплены в корпусе насоса нажимным штуцером 10.

В гильзе плунжера имеются два отверстия для подвода топлива. Плунжер типа В имеет верхнюю и нижнюю спиральные отсеченные кромки, обеспечивающие регулировку количества подаваемого в цилиндры топлива с одновременным изменением углов начала и конца подачи. На цилиндрической поверхности плунжера имеются две кольцевые канавки. Широкая канавка при любом положении плунжера по высоте соединена с полостью низкого давления. На гильзу плунжера установлен зубчатый венец 5, в пазы которого входит поводок плунжера. В зацеплении с венцом находится рейка 6, которой механизм управления поворачивает плунжер. Максимальный выход рейки, замеряемый от торца рейки до болта 7, ограничивается винтом, который препятствует повороту зубчатого венца и перемещению рейки насоса. Размер выхода рейки устанавливают при регулировании насоса по подаче на стенде изменением положения рейки и прокладок под болтом 7. Снизу к корпусу насоса прикреплена направляющая втулка 2 толкателя. В нее запрессована втулка 1, в которой размещен толкатель. Угол опережения подачи топлива по цилиндрам регулируют набором прокладок 3 по зазору между плунжером и седлом нагнетательного клапана.

Форсунки. На дизелях установлены форсунки закрытого типа, предназначенные для направления струй и распыливания топлива в камере сгорания. По конструкции форсунки тепловозных дизелей различаются главным образом конструкцией распылителя, размерами проходных сечений, количеством и размерами сопловых отверстий, массой, габаритными и установочными размерами. Принципиальное отличие имеют только форсунки дизелей типа ТЕ 17/24, являющиеся полузакрытыми и имеющими вместо запорной иглы запорный клапан, удерживаемый пружинной силой 0,4 Н и открывающийся при давлении топлива 2,5 МПа. В этих форсунках давление начала впрыска не регулируется. Максимальное давление подачи топлива в них достигает 34 МПа.

У форсунки дизелей типа Д49 (рис. 5.36) сопло 1 и корпус распылителя 2 прикреплены к корпусу форсунки 7 с помощью колпака 4. В корпусе распылителя размещена игла 3, разобщающая внутренние полости форсунки от камеры сгорания. Корпус распылителя и игла представляют собой прецизионную пару. Игла прижимается к корпусу распылителя пружиной 8 через штангу 6. Пружина через тарелку 10 затягивается винтом 11, положение которого фиксируется гайкой 13. Сверху на регулировочный винт навернут штуцер 15, к которому присоединена труба отвода топлива, просачивающегося по зазору между иглой и корпусом распылителя. Топливо поступает через щелевой фильтр в канал корпуса форсунки и далее в кольцевую камеру корпуса распылителя. Форсунки устанавливают в крышки цилиндров и крепят шпильками. Уплотнение достигается за счет конусных поверхностей, прокладок 12. 14 и уплотнительных колец 5 и 9.

На дизелях типов Д49 и УЕЕ17/24 форсунки установлены в крышках цилиндров наклонно, что позволяет монтировать их без снятия крышек клапанных коробок. На дизелях типа Д100 форсунки вмонтированы в цилиндры с помощью специальных адаптеров, обеспечивающих уплотнение от прорыва газов и течи воды.

Современные дизельные двигатели. Топливная система

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 27.12.2016 2016-12-27

Статья просмотрена: 1323 раза

Библиографическое описание:

Довыдовский, В. А. Современные дизельные двигатели. Топливная система / В. А. Довыдовский. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 29 (133). — С. 73-75. — URL: https://moluch.ru/archive/133/37172/ (дата обращения: 09.09.2021).

Читать еще:  Двигатель s5d и s6d в чем разница

Топливная система предназначена для питания двигателя автомобиля топливом, а также его хранения и очистки.

Конструкция топливной системы автомобиля включает топливный бак, топливный насос, топливный фильтр,систему впрыска, которые последовательно соединены топливопроводами.

Топливная система бензинового и дизельного двигателей имеет, в основном, аналогичное устройство. Принципиальные отличия имеет система впрыска.

Наиболее современной системой топливоподачи для дизельных двигателей является система непосредственного впрыска СOMMON RAIL. Рассмотрим подробнее её устройство.

Она характеризуется впрыском топлива в цилиндр под высоким атмосферным давлением, благодаря чему снижается расход топлива, а мощность двигателя вырастает.

Это не все достоинства. Было отмечено уменьшения шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля был увеличен. Благодаря своему преимуществу, система впрыска Common Rail приобрела широкую популярность, и на данное время, каждый второй автомобиль сдизельным двигателемоснащен этой системой впрыска.

К недостаткам системы относят более высокие требования к качеству дизельного топлива. При попадании мелких посторонних частиц в топливную систему, которая выполнена с большой точностью, управляемые электроникой форсунки могут выйти из строя. Поэтому в дизелях Common Rail использование качественного топлива является обязательным условием.

Принцип работы

Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления — топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя, ни от количества впрыскиваемого топлива. Сами форсунки впрыскивают топливо по команде контроллера блока EDC, посредством встроенных в них магнитных соленоидов, активация которых, происходит с блока управления.

Особенностью системы Common Rail стало использование аккумуляторного узла, который содержит распределительный трубопровод, линии подачи топлива и форсунки. ЭБУ по заданной программе передает управляющий сигнал к соленоиду форсунки, которая подает топливо в камеру сгорания двигателя. Использование здесь принципа разделения узла, создающего давление, и узла впрыскивания обеспечивает повышение точности управления процессом сгорания, а также увеличение давления впрыскивания

Рис. 1. Принципиальная схема системы CRDI

Устройство системы

Common Rail состоит из трех основных частей: контура низкого давления, контура высокого давления и системы датчиков. В контур низкого давления входят: топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр и соединительные трубопроводы.

Контур высокого давления состоит из насоса высокого давления (заменяющего традиционный ТНВД) с контрольным клапаном, аккумуляторного узла высокого давления (рампы) с датчиком, контролирующим в ней давление, форсунок и соединительных трубопроводов высокого давления. Аккумуляторный узел представляет собой длинную трубу с поперечно расположенными штуцерами для подсоединения форсунок и выполнен двухслойным.

Электронный блок управления Common Rail получает электрические сигналы от следующих датчиков: положения коленвала, положения распредвала, перемещения педали «газа», давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости,массового расхода воздухаи давления топлива. ЭБУ на основе полученных сигналов вычисляет необходимое количество подаваемого топлива, дает команду на начало впрыска, определяет продолжительность открытия форсунки, корректирует параметры впрыска и управляет работой всей системы.

В контуре низкого давления подкачивающий насос засасывает топливо из бака, пропускает его через фильтр, в котором задерживаются загрязнения, и доставляет его к контуру высокого давления.

В контуре высокого давления насос высокого давления подает топливо в аккумуляторный узел, где оно находится при максимальном давлении 135 Мпа с помощью контрольного клапана. Если контрольный клапан насоса высокого давления открывается по команде ЭБУ, топливо от насоса по сливному трубопроводу поступает в топливный бак. Каждая форсунка соединяется с аккумуляторным узлом отдельным трубопроводом высокого давления, а внутри форсунки имеется управляющий соленоид (электромагнитный клапан).

При получении электрического сигнала от ЭБУ, форсунка начинает впрыскивать топливо в соответствующий цилиндр. Впрыск топлива продолжается, пока электромагнитный клапан форсунки не отключится по команде блока управления, который определяет момент начала впрыска и количество топлива, получая данные от датчиков и анализируя полученные значения по специальной программе, заложенной в памяти компьютера.

Кроме того, блок производит постоянный контроль работоспособности системы. Поскольку в аккумуляторном узле топливо находится при постоянном и высоком давлении, это дает возможность впрыска небольших и точно отмеренных порций топлива. Появилась возможность впрыска предварительной порции топлива перед основной, что дает возможность значительно улучшить процесс сгорания.

Форсунки CRDI.

Рис. 2. Устройство форсунки

Форсунки включаются по команде контроллера — блока EDC (ЭБУ) посредством магнитного соленоида или пьезоэлемента. Гидравлическая сила давления позволяет открывать и закрывать форсунку, однако активация происходит с блока управления. Если форсунка с пьезокристаллом, то в ней под влиянием магнитного поля кристалл увеличивается в своих физических размерах, мгновенно изменяя гидравлическое равновесие внутри форсунки и тем самым поднимая иглу. В форсунке типа Piezo Inline кристалл находится близко к игле и поэтому в нем не используется механических деталей для поднятия иглы. В ранних системах применялся двойной впрыск — пилотный и основной для предотвращения детонации. В современных системах используется до семи фаз впрыска, в самых современных с поддержкой стандарта Евро 6 и до девяти. Каждая форсунка производится и тестируется в лаборатории, где ей присваивают определенный код по измеренным данным её работы. После замены форсунок код должен быть прописан в память блока управления с помощью сканера.

Разновидности, устройство и принцип работы ТНВД

Основной задачей топливного насоса высокого давления (ТНВД) является подача топлива к форсункам двигателя. В современном автомобилестроении он устанавливается для питания как бензиновых, так и дизельных моторов. Особенностью работы такого насоса является способность выполнять максимально точную дозировку горючего и подавать его в строго определенный момент времени.

  1. ТНВД на бензиновом и дизельном двигателе
  2. Классификация и устройство ТНВД
  3. Многоплунжерные ТНВД и особенности их конструкции
  4. Как работают распределительные ТНВД?
  5. Магистральные ТНВД системы Common Rail
  6. Способы дозирования топлива в ТНВД
  7. Какой уровень давления обеспечивают ТНВД?
  8. Основные неисправности насосов высокого давления

ТНВД на бензиновом и дизельном двигателе

Изначально насосы, обеспечивающие высокое давление, использовались исключительно для питания дизельных моторов. В бензиновых системах такая конструкция получила применение только в ДВС с непосредственным впрыском, где наиболее важны давление и точность подачи.

Насосы высокого давления имеют крайне сложную конструкцию, работают с повышенными нагрузками и требуют бережной эксплуатации. Важную роль играет качество топлива и отсутствие в нем примесей воды и абразивных частиц (например, пыли). При использовании ТНВД на бензиновом двигателе нагрузка меньше, чем на дизеле, что относительно продлевает срок его службы.

Располагается насос высокого давления в подкапотном пространстве в непосредственной близости от мотора (либо может устанавливаться на двигатель). Для его питания используется дополнительный подкачивающий топливный насос низкого давления. В зависимости от марки и категории автомобиля могут применяться различные типы ТНВД.

ТНВД разных конструкций и основные узлы

Главным рабочим механизмом насоса является плунжерная пара. Она состоит из плунжера (поршня) и втулки (гильзы). При перемещении поршня в гильзе формируется очень высокое давление, а потому для обеспечения безопасности и корректной работы пары, детали должны иметь высокую точность изготовления.

В силу этой особенности плунжерная пара в профессиональной сфере получила наименование прецизионная. Принцип работы плунжерной пары прост: поршень выполняет возвратно-поступательные движения внутри втулки и обеспечивает всасывание, сжатие и подачу топлива в надплунжерное пространство.

Классификация и устройство ТНВД

Топливные насосы высокого давления классифицируются по ряду признаков. Прежде всего их разделяют по типу привода плунжеров: механические, пневматические и гидравлические системы. Их, в свою очередь, группируют как механизмы непосредственного действия и аккумуляторные.

В первом случае процессы нагнетания и впрыска рабочей жидкости происходят одновременно под действием плунжеров с механическим приводом. В конструкциях с аккумуляторным впрыском рабочие плунжеры приводятся в действие за счет двигателя посредством приводного вала.

Системы с механическим приводом в современном автомобилестроении применяются редко, поскольку они не обеспечивают необходимого уровня экологической безопасности.

По числу плунжеров топливные насосы высокого давления разделяются на многоплунжерные и распределительные.

Многоплунжерные ТНВД и особенности их конструкции

В многоплунжерных насосах для каждого цилиндра предусмотрен свой плунжер. Таким образом, каждая плунжерная пара обеспечивает подачу топлива в свой цилиндр. Конструктивно многоплунжерные насосы бывают двух типов:

  • Рядные – плунжерные пары расположены рядом с друг другом в один ряд.
  • V-образные – плунжерные пары расположены в два ряда и ориентированы друг к другу под углом от 75 до 120 градусов.
Читать еще:  В рав 4 загорелось низкое давление в двигателе

Принцип работы рядного ТНВД для дизельного двигателя заключается в том, что топливо движется по отдельным магистралям и направляется к форсункам мотора в заданном порядке. В классическом исполнении такие конструкции имеют механический привод кулачкового типа, соединенного с коленвалом двигателя.

Каждый кулачок приводит в движение соответствующий плунжер, заставляя его перемещаться внутри гильзы. Когда поршень перемещается вниз, происходит всасывание топлива. При движении вверх создается давление и открывается клапан нагнетательной магистрали.

В современных системах момент подачи топлива рассчитывается электронным блоком управления автомобиля, который получает сигналы от многочисленных датчиков. Это позволяет учесть такие факторы, как положение педали газа и частоту вращения коленчатого вала двигателя.

В ранних моделях автомобилей можно встретить механическое управление режимами работы рядного ТНВД. Для этого на кулачковом валу устанавливается специальная муфта с небольшими подвижными грузами. Под действием центробежных сил грузы смещаются вначале к внешним краям, а затем вновь к оси. Это, в свою очередь, провоцирует смещение кулачкового вала по отношению к приводу. Таким образом, чем больше частота вращения двигателя, тем раньше происходит впрыск.

Насосы V-образной формы работают по следующему принципу: специальный механизм поворота плунжеров соединен с рейками, воздействующими на втулки. Такая конструкция в сравнении с рядной отличается компактностью. Это позволяет повысить жесткость, укоротить кулачковый вал и добиться более высокого давления впрыска.

Как работают распределительные ТНВД?

В распределительных насосах один или два (у более мощных автомобилей) плунжера, которые подают топливо сразу в несколько цилиндров. Количество цилиндров в таких моторах может быть от 4 до 12. Подобные механизмы устанавливаются преимущественно на легковых автомобилях, поскольку относительно быстро изнашиваются. Именно этот тип ТНВД можно встретить в бензиновых двигателях.

Среди преимуществ распределительных насосов высокого давления можно назвать не только большую компактность в сравнении с многоплунжерными, но и большую точность подачи горючего. Главный недостаток – быстрый износ плунжеров.

Привод плунжера распределительного ТНВД представляет собой кулачковый механизм, который бывает трех видов:

Распределительный ТНВД

  • роторные;
  • торцевые (аксиальные);
  • с внешним приводом.

Наиболее часто встречаются торцевые приводы распределительных ТНВД. Такая конструкция предполагает только одну плунжерную пару. Она выполняет функцию распределителя, осуществляя подачу топлива к заданной форсунке мотора. Поршень при этом одновременно и перемещается вдоль втулки, и вращается вокруг своей оси.

Для этого в конструкции предусмотрена кулачковая шайба с роликами, которая прижимается роликами к неподвижному кольцу с пазами. В процессе вращения ролики входят в пазы кольца и приводят в движение шайбу. Последняя, в свою очередь, воздействует на плунжер, провоцируя его вращение. Движение поршня вдоль гильзы выполняет сжатие рабочей жидкости, тогда как вращение обеспечивает открытие и закрытие топливных каналов, соединенных с форсунками.

Системы с внешним приводом практически не применяются, поскольку не отличаются надежностью работы.

Привод роторного типа также называют внутренним кулачковым. Он имеет всего одну топливную секцию и от 2 до 4 плунжерных пар, расположенных радиально. В основе конструкции кулачковая шайба с пазами, внутри которой находится распредвал с плунжерами. Они приводятся в движение роликовыми башмаками, контактирующими с шайбой.

Особенностью этой конструкции является то, что втулки как самостоятельные элементы отсутствуют. Они представляют собой отверстия в распредвале насоса. Плунжеры движутся навстречу друг к другу, увеличивая и уменьшая общее надплунжерное пространство.

Принцип работы роторного привода схож с торцевым: вращение вала обеспечивает перемещение башмаков по поверхности шайбы, и они вдавливаются в пазы, толкая поршни и сжимая топливо. Затем под давлением топливо подается на распределитель и далее к форсункам.

Магистральные ТНВД системы Common Rail

Топливные насосы высокого давления магистрального типа применяются в системах Common Rail. Последняя предполагает аккумуляцию топлива в рампе перед его подачей к форсункам. Конструктивно этот тип насосов может иметь до 3 плунжеров, что позволяет достигать высоких уровней давления.

Движение плунжеров обеспечивается за счет воздействия кулачковой шайбы (вала), совершающей вращательные движения, а также специальной пружины. В заданный момент времени под действием кулачка пружина перемещает поршень вниз, что приводит к расширению надплунжерного пространства.

При этом воздух в камере разряжается, провоцируя раскрытие обратного клапана всасывающей магистрали и подачу топлива в камеру. Когда давление в камере увеличивается, клапан закрывается и поршень начинает обратное движение, сжимая топливо. При достижении нужного уровня давления открывается клапан нагнетательного канала и топливо поступает в рампу.

Способы дозирования топлива в ТНВД

Помимо основных классификаций, автомобильные насосы высокого давления разделяют по принципу дозирования топлива. Существуют три типа регулирования цикловой подачи:

  • с отсечкой в конце подачи топлива;
  • с дросселированием на впуске;
  • комбинированный.

Для дизельных систем клапанного типа основным способом регулирования цикловой подачи является перепуск топлива при нагнетательном движении поршня. При этом изменяется геометрический активный ход плунжера. В такой системе в начале нагнетательной магистрали устанавливается перепускной клапан, который срабатывает при превышении заданного уровня давления и отправляет часть топлива обратно в бак.

В распределительных насосах преимущественно выполняется дросселирование на впуске, при котором часть рабочей жидкости из контура высокого давления перенаправляется во всасывающую полость. В системах с торцевым приводом количество подаваемого топлива регулируется центробежной муфтой или электромагнитным клапаном, которые перемещают неподвижное регулировочное кольцо в заданное положение.

Исходя из типа привода аккумуляторные системы ТНВД могут использовать несколько способов регулировки цикловой подачи:

  • механическое, или электронное регулирование времени срабатывания дозирующего устройства (иглы распылителя, клапана);
  • пружинное запирание дозатора.

В современных магистральных системах количество топлива регулируется электронным блоком управления, раскрывающим дозирующий клапан на строго рассчитанную величину.

Какой уровень давления обеспечивают ТНВД?

Поскольку основной задачей ТНВД является точное дозирование и своевременная подача топлива, его рабочие характеристики во многом зависят от требуемых для конкретного автомобиля режимов работы. Следует понимать, что каждый насос имеет некоторый диапазон рабочего давления, а не одну конкретную величину. Так, например, рядные ТНВД для дизельных моторов, в зависимости от модели, могут создавать максимальное давление до 55-135 МПа. При этом в отдельной модели минимальный показатель на холостом ходу может быть 15 МПа, а максимум при полной нагрузке – 130 МПа.

Магистральные насосы системы Common Rail достигают максимальных показателей до 135-200 МПа и каждое последующее поколение увеличивает не только верхний, но и нижний порог диапазона. Для примера, самые первые системы Bosch CP1 предполагают работу в диапазоне от 17 до 135 МПа, тогда как системы четвертого CP4 поколения способны развивать от 23 до 200 МПа.

Для бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива (системы GDI) достаточно обеспечить давление в диапазоне 3-11 МПа.

Основные неисправности насосов высокого давления

Устройство любого топливного насоса высокого давления представляет собой сложную конструкцию, значит и потенциальных неисправностей у этого механизма достаточно много. Главной причиной возможных неполадок является плохое качество топлива, что относится как к дизельным системам, так и к бензиновым. Наибольшему износу подвержены плунжеры, и если при осмотре насоса будут установлены потертости на их поверхности, то это первый сигнал о некорректной работе.

Симптоматика поломки ТНВД во многом сходна с неисправностью мотора и системы охлаждения, а потому для более точной диагностики всегда необходимо обращаться в сервисный центр, где будет выполнена проверка на стенде. В бытовых условиях определить возможные нарушения работы насоса можно по следующим проявлениям:

  • увеличение расхода топлива;
  • нестабильная работа мотора в режиме низких оборотов;
  • сложности с запуском;
  • повышение температуры узла и перегрев двигателя;
  • протечки топлива;
  • снижение уровня мощности;
  • дым на выхлопе;
  • шумы и посторонние звуки в двигателе.

Топливный насос высокого давления можно назвать уникальным агрегатом, который пока не имеет достойных альтернативных решений. Эволюция этого устройства за последние десятилетия затрагивает исключительно совершенствование отдельных деталей и повышение точности их изготовления без внесения кардинальных изменений в общий принцип работы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector