Принцип работы, устройство и виды топливного насоса высокого давления.
Подает горючую смесь под высоким давлением в топливную систему двигателя внутреннего сгорания (ДВС), регулирует вспрыск топлива в определенные моменты Топливный насос высокого давления (ТНВД). Топливный насос высокого давления один из важнейших механизмов для двигателя, как бензинового, так и дизельного.
В основном топливный насос высокого давления применяется в дизельных двигателях, в бензиновых двигателях ТНВД применяется в тех двигателях, где есть система непосредственного впрыска. В бензиновых двигателях насос работает с наименьшей нагрузкой, т.к. в бензиновых двигателях не настолько давление высокое.
Топливный насос высокого давления имеет основные механизмы: плунжер (поршень) и цилиндр (втулка) небольшого размера, они объединяются в плунжерную систему (пару), которая выполнена из высокопрочной стали с большой точностью.
На самом деле изготовление плунжерной пары довольно трудная задача, требующая специальных высокоточных станков. На весь Советский союз был, если не изменяет память, всего один завод, на котором изготавливались плунжерные пары.
ТНВД предназначен для своевременной подачи горючей смеси в топливную систему, также служит для распределения топлива через форсунки в цилиндры, в зависимости от типа двигателя.
Связующим звеном служат форсунки, соединяющиеся насосом с трубопроводами. Нижней распылительной частью, в которой находятся маленькие отверстия для впрыска топлива с последующим его воспламенением форсунки соединены с камерой сгорания. Определяется момент впрыска в камеру сгорания углом опережения.
Топливные насосы бывают трех типов:
- распределительный;
- рядный;
- магистральный.
Топливный насос высокого давления распределительного типа.
Насос распределительного типа оснащается одним или двумя плунжерами, это зависит от объема двигателя и нужного объема топлива.
Эти плунжера служат для работы всех цилиндров двигателя, цилиндров может быть 4 или 6 или 8 или 12. Распределительный насос компактный, небольшой по весу (если сравнивать с рядным) и обеспечивает наиболее равномерную подачу топлива. Недостатком такого насоса является его небольшой срок эксплуатации, такие насосы монтируются на легковые машины.
Топливный насос высокого давления распределительного типа имеет различные приводы плунжера, все приводы кулачковые, бывают торцевыми, внутренними, внешними.
Торцевые и внутренние приводы считаются наиболее надежными, они лишены нагрузок, создаваемых давлением топлива на приводной вал, соответственно эксплуатируются значительно дольше, чем насосы с внешним кулачковым приводом.
Автопроизводители предпочитают насосы фирм Bosch и Lucas, которые оснащаются торцевым и внутренним приводом, российские насосы серии НД имеют внешний привод.
Привод торцевой кулачковый.
Основным элементом такого привода является распределительный плунжер, который создает давление и распределяет топливо в топливных цилиндрах. Плунжер-распределитель совершает вращательные и возвратно-поступательные движения при вращательных движениях кулачковой шайбы.
Возвратно-поступательное движение плунжера происходит одновременно с вращением кулачковой шайбы, которая, опираясь на ролики, перемещается вдоль неподвижного кольца по радиусу, то есть, как бы обегает его.
Воздействие шайбы на плунжер обеспечивает высокое давление топлива. Возврат плунжера в исходное состояние осуществляется благодаря пружинному механизму.
Распределение топлива в цилиндрах происходит за счет того, что приводной вал обеспечивает вращательные движения плунжера.
Количество подаваемого топлива осуществляется электромагнитным клапаном (электронно) или механически (центробежная муфта). Регулировка происходит с помощью поворота на определенный угол не вращающегося, регулировочного кольца.
Работа насоса выглядит так: закачивается определенное количество топлива в пространство над плунжером, топливо распределяется по цилиндрам, за счет чего нагнетается давление, после чего плунжер возвращается в первоначальное положение.
Привод внутренний кулачковый.
При приводе кулачковом внутреннем топливо подается и распределяется плунжером и распределительной головкой, такой привод используется в распределительных ТНВД роторного типа, например, в насосах Bosch VR, Lucas DPS, Lucas DPC.
Распределительный вал оснащается двумя противоположно-расположенными плунжерами, они обеспечивают процесс нагнетания топлива, чем меньше расстояние между ними, тем выше давление топлива. После нагнетания давления топливо поступает к форсункам по каналам распределительной головки через нагнетательные клапана.
Подачу топлива к плунжерам обеспечивает специальный подкачивающий насос, который может отличаться в зависимости от типа своей конструкции. Это либо шестеренчатый насос, либо роторно-лопастной. Подкачивающий насос находится в корпусе насоса и приводится в действие приводным валом, на котором он и установлен.
Распределительные насосы с внешним приводом уже практически не используются.
Топливный насос высокого давления рядного типа.
В этом насосе плунжерные пары располагаются друг возле друга( отсюда и название), каждая плунжерная пара подает топливо в один цилиндр. Количество плунжерных пар равно количеству цилиндров.
В насосном корпусе есть каналы входа и выхода, там и устанавливаются плунжерные пары. Запускаются с помощью кулачкового вала, который соединен с коленвалом, от него и вращение передается.
Кулачковый вал насоса, при вращении кулачками воздействует на толкатели плунжеров, заставляя их двигаться внутри втулок насоса. При этом поочередно открываются и закрываются впускные и выпускные отверстия. При движении плунжера вверх по втулке создается давление, необходимое для открывания нагнетательного клапана, через который топливо под давлением направляется по топливопроводу к определенной форсунке.
Время подачи горючего и его количество осуществляется при помощи механического прибора или электронно. Время подачи горючего и его количество зависит от оборотов двигателя (коленчатого вала).
При механической подачи используется центробежная муфта, прикрепленная к кулачковому валу. Внутри муфты находятся грузики, которые перемещаются под воздействием центробежной силы.
При увеличении оборотов двигателя происходит ранний вспрыск топлива, при снижении оборотов поздний вспрыск.
Насосы рядного типа надежные, смазываются моторным маслом, которое поступает из системы смазки мотора. Рядные насосы хорошо переносят относительное качество топлива, но они очень объемные и используются в основном на грузовых машинах.
Топливный насос высокого давления магистрального типа.
Насосы магистрального типа стоят в системе Common Rail, где топливо перед тем, как поступить к форсункам сначала накапливается в топливной рампе. Магистральный насос может обеспечить большую подачу топлива — свыше 180 МПа.
Топливный насос магистрального типа бывает одно плунжерным, двух плунжерным или трех плунжерным. Привод плунжера имеет кулачковую шайбу или вал, которые крутятся.
При этом в определенном положении кулачков, под действием пружины плунжер перемещается вниз. В этот момент происходит расширение компрессионной камеры, за счет чего в ней снижается давление и образуется разряжение, которое заставляет открыться впускной клапан, через который топливо проходит в камеру.
При поднятии плунжера поднимается внутрикамерное давление и закрывается клапан впуска. Когда давление достигает максимума, происходит открытие впускного клапана, топливо нагнетается в рампу.
В топливном насосе высокого давления магистрального типа, подачей топлива занимается электроника.
