Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления — занимает одну из главных ролей в системе впрыска дизельных моторов. В функции насоса входят следующие задачи: нагнетает нужное количество топлива под давлением, позволяет регулировать момент впрыска. После того как был разработан аккумулятор впрыска, функция определения момента впрыска топлива в цилиндр перешла на форсунки с электронным управлением.

Главным элементом ТНДВ является плунжерная пара. Это своеобразный поршень (плунжер) и цилиндр малых размеров. Данные элементы производятся с высокой точностью с использованием современных высокопрочных сплавов. Прецизионное сопряжение этих элементов минимально (зазор между ними).

Существует несколько видов ТНДВ, различающиеся между собой особенностями конструкции. Это распределительный вид, магистральный и рядный. Рядный насос нагнетает давление в цилиндр в сопряжении с одной парой плунжеров. В распределительном насосе работают несколько пар плунжеров, в то время как в магистральный насос осуществляет накачивание топлива под давлением только в аккумулятор.

ТНВД

В бензиновых двигателях в системе непосредственного впрыска также предусмотрен топливный насос, но его рабочее давление значительно меньше, чем в дизельных системах.

В настоящее время лидирующими производителями ТНДВ в мире, являются компании Zexel, Denso, Delphi, Delphi, и Bosch.

Рядный ТНДВ

Рядный топливный насос высокого давления имеет столько же пар плунжеров, сколько в двигателе цилиндров. Непосредственно в корпусе насоса и находятся пары плунжеров, к которым подходят топливные каналы. Движение плунжеров обеспечивается кулачковым валом, который отбирает мощность от коленчатого вала. Для того, чтобы плунжеры находились в постоянном контакте с кулачками, устанавливаются специальные прижимные пружины.

Когда кулачковый вал вращается, кулачок воздействует на толкатель плунжера, и она начинает двигаться верх. Одновременно перекрываются впускное и выпускное отверстие. Как только в цилиндре поднимается давление, открывается нагнетательный клапан, и горючее движется к соответствующей форсунке.

Принцип действия рядного ТНДВ

Количество поступающего к форсункам топлива может контролироваться не только механически, но и с помощью электронной системы. При механическом регулировании, нужное количество топлива определяется поворотным движением плунжера, расположенном во втулке.  Для того, чтобы плунжер поворачивался, предусмотрена специальная шестерня, соединенная с рейкой, на которой находятся соответствующие зубцы.

Рейка взаимодействует с педалью акселератора. Верхняя кромка плунжера наклонная и в результате ее поворота, количество топлива меняется.

ТНВД рядный

Момент подачи топлива изменяется в зависимости от скорости вращения коленвала. При механическом регулировании момента впрыска, процесс контролируется центробежной муфтой, установленной на кулачковом валу. Находящиеся внутри муфты грузики, при ее вращении расходятся, осуществляя поворот кулачкового вала. На высоких оборотах двигателя, система выполняет более ранний впрыск, а на низких, наоборот – поздний.

Простота конструкции рядных топливных насосов высокого давления обеспечивает его надежность. Для смазки насос использует масло двигателя. Данная система применяется для средних и тяжелогрузных авто. Серийный выпуск легковых автомобилей с данной системой ТНДВ осуществлялся вплоть до 2000 года.

Распределительный ТНДВ

ТНДВ распределительного типа отличаются от рядного насоса, тем, что в них используется до двух плунжеров, которые подают топливо ко всем цилиндрам ДВС. Данный тип имеет небольшие размеры и характеризуется наибольшей равномерностью подачи. Но в тоже время распределительные ТНДВ относительно недолговечны, поэтому они используются преимущественно в легковых моделях авто.

В зависимости от конструкции, привод плунжера может быть различным:

  • торцевым кулачковым (у насосов компании Bosch VE);
  • кулачковый внутреннего типа (роторные модели Bosch VR, Lucas DPC, Lucas DPS);
  • кулачковый внешнего типа (насосы отечественных производителей НД-21, НД-22).

Первые два варианта являются более разумными в эксплуатации, так как в них полностью отсутствуют нагрузки на приводной вал, увеличивается долговечность.

Распределительный ТНДВ

Главным элементом ТНДВ распределительного типа с кулачковым приводом (Bosch VE) является плунжер распределитель. Он совершает возвратно-поступательное и  в тоже время вращательное движение, обеспечивает равномерную подачу горючего к цилиндрам двигателя.

Вращаясь, кулачковая шайба приводит в действие плунжер, который начинает совершать возвратно-поступательные движения. Давление топлива создается при нажатии шайбы на плунжер.

Количество подаваемого топлива регулируется автоматической системой, которая может быть как механической, так и электронной.

В механической системе предусмотрены специальные грузики, установленные в муфте. От скорости вращения муфты зависит величина отклонения грузиков центробежной силой и за счет этого происходит изменение количества подаваемого к цилиндрам двигателя топлива. В электронной системе предусмотрен специальный клапан электромагнитного типа.

Величина опережения впрыска и ее регулирование заключается в результате поворота кольца на необходимый угол. Процесс работы распределительного ТНДВ заключается в подаче горючего в надплужерное пространство, откуда оно начинает поступать к каждому из цилиндров.

Принцип работы роторного ТНДВ распределительного типа

Нагнетание и распределение горючего в ТНДВ роторного типа заключается в работе двух узлов: распределительной головкой и плунжером. На распределительном валу напротив друг друга устанавливаются два плунжера. С помощью дополнительно устанавливаемых роликов, плунжеры преобразуются в кулачковую обойму и начинают выполнять возвратно-поступательные движения.

Когда плунжеры совершают встречные движения, давление топлива значительно возрастает, и оно устремляется к нагнетательным клапанам, а затем к форсункам цилиндров.

К плунжерам топливо поступает уже под давлением, создаваемым топливным насосам. В конструкции распределительного насоса, этот насос установлен непосредственно на приводном валу. Он может иметь шестеренную конструкцию или роторно-лопастную.

Для смазки ТНДВ использует горючее, которым он заполнен.

ТНДВ магистрального типа

В аккумуляторных системах Common Rail часто применяется именно магистральные топливные насосы. Здесь он осуществляет подачу горючего в топливную рампу. ТНДВ магистрального типа характеризуются тем, что позволяют добиться более высокого давления в системе - 180 и более МПа.

ТНДВ магистрального типа

В насосе задействовано до трех плунжеров. Их привод передается от кулачковых шайб или валов.

Конструкция ТНДВ роторного типа

Движение плунжера вниз обеспечивается путем воздействия на него возвратной пружины, при вращении кулачкового вала. Объем камеры компрессии снижается вместе с давлением. Разряжение открывает впускной клапан, через который в камеру подается топливо.

Когда плунжер начинает перемещаться вверх, давление в камере увеличивается и впускной клапан тут же перекрывается. Когда давление достигает необходимого показателя, открывается клапан выпуска и горючее перекачивается в топливную рампу.

Количество топлива, необходимое для правильной работы двигателя определяется работой клапана дозирования. В обычном состоянии клапан открыт и как только на него поступает сигнал от блока управления, он закрывается, оставляя нужный просвет для подачи топлива в камеру компрессии.