Виды топливных насосов высокого давления
- Дизель сервис >
- О компании >
- Статьи >
- Виды топливных насосов высокого давления
Главная задача ТНВД – это оперативная подача горючей смеси в систему двигателя в условиях высокого давления и одновременно регулировка впрыска в конкретные моменты процесса.
Разновидности ТН
Современные топливные насосы можно разделить на две основные группы:
- Рядные. В таких моделях насосные секции находятся друг за другом, поэтому подача топлива из каждой производится в конкретный цилиндр.
- Распределительные.
Эта разновидность отличается тем, что одна насосная секция распределяет топливо сразу в несколько цилиндров.
Эта разновидность отличается тем, что одна насосная секция распределяет топливо сразу в несколько цилиндров.Также существуют многосекционные агрегаты, но они не так распространены.
Принцип функционирования рядного топливного насоса
Поступление топлива из основного бака внутрь насоса осуществляется при помощи топливоподкачивающего насоса. Постоянный уровень давления на входе контролирует редукционный клапан.
Плунжерная пара имеет конструкцию золотникового устройства, которое отвечает за качество поставляемого топлива и равномерное распределение горючего по цилиндрам с учетом правил и порядка их расположения. Благодаря всережимному регулятору дизель может работать в любом режиме одинаково стабильно – водитель имеет возможность менять их посредством нажатия специальной педали акселератора. Основной регулятор также не дает коленвалу превысить норму по оборотам, в то время как регулятор опережения впрыска контролирует и подстраивает момент подачи горючего в соответствии с частотой оборотов коленвала.
Топливоподкачивающий насос поставляет в ТНДВД намного больше топлива, чем обычно необходимо для бесперебойной работы дизеля. Лишние объемы подаются в обратном порядке в бак через специально предназначенный для этого дренажный штуцер.
Главное предназначение электромагнитного клапана – это непосредственная остановка рабочего режима дизеля. Для этого нужно повернуть ключ в замке зажигания до положения «выкл», которое заставляет клапан перекрыть поток топлива к плунжерной паре и в цилиндры. В результате аппарат останавливает работу.
Продолжительность и давление впрыска – это главные критерии, по которым различаются модели рядных ТН:
|
Модель |
Количество цилиндров |
MAX давление впрыска, Бар |
|
М |
4-6 |
550 |
|
А |
2-12 |
950 |
|
Р3000 |
4-12 |
950 |
|
Р7100 |
4-12 |
1200 |
|
Р8000 |
6-12 |
1300 |
|
Р8500 |
4-12 |
1300 |
|
R |
4-12 |
1150 |
|
P10 |
6-12 |
1200 |
|
ZW |
4-12 |
950 |
|
P9 |
6-12 |
1200 |
|
CW |
6-10 |
1000 |
|
h2000 |
5-8 |
1350 |
Топливный насос высокого давления (ТНВД)
Search — Remove Shortcode
Поиск материалов
plg_search_jcomments
Войти
Регистрация
- Главная
- Техничка
- Топливный насос высокого давления (ТНВД)
Суббота, 18 июня 2016
В этой статье подробно расскажем Вам о функциях ТНВД и его разновидностях.
Насос подачи топлива (ТНВД) выполняет ряд следующих задач:
— осуществляет подачу топливной смеси в цилиндры силового агрегата под постоянным, высоким давлением;
— в зависимости от режимов работы двигателя, регулирует топливовпрыск.
По этой причине ТНВД относится к главным элементам системы топливоподачи, как для дизельных, так и бензиновых моторов.
Основная область использования топливного насоса – дизельные силовые установки. В моторах, в которых основным видом топлива является бензин, ТНВД используется лишь в том случае, если в конструкции агрегата предусмотрена система топливовпрыска. Однако, на последнем типе двигателей насос не подвергается большим нагрузкам, поскольку развивать высокое давление впрыска рабочей смеси как на дизелях абсолютно не требуется.
Главным рабочим узлом в конструкции ТНВД является плунжерная пара (поршень и втулка, которые изготавливаются из термоустойчивой и прочной стали). Стоит отметить, что их производство требует довольно ответственного подхода с применением высокотехнологичного, максимально-точного оборудования и станков.
В бывшем СССР функционировало всего одно предприятие, которое выпускало плунжерные пары для ТНВД.Среди особенностей конструкции плунжерной пары стоит подчеркнуть ее малую величину зазора (прецизионного сопряжения). Это необходимо для точной и плавной работы всей системы, говоря проще, размер поршня максимально точно подогнан под внутренний диаметр цилиндрической втулки, в результате чего обеспечивается его плавное и равномерное движение под действием собственной массы.
Как известно, функции ТНВД заключаются не только в подаче топлива в силовой агрегат, но и в правильном распределении его порций между цилиндрами через систему форсунок, в зависимости от типа мотора.
Форсунки играют роль основных связующих элементов системы, они соединяются с насосом подачи топлива при помощи магистральных шлангов. Нижняя часть форсунки находится в камере сгорания, ее поверхность разделена на множество мелких сопел, что позволяет добиться максимального эффекта при впрыске рабочей смеси и ее воспламенении.
ТНВД согласно своим конструкционным особенностям подразделяются на следующие типы:
— рядный;
— распределительный;
— магистральный.
Опишем каждый из видов.
Рядный ТНВД
В такой конструкции плунжерные пары располагаются в ряд (следовательно, он и называется рядным). Каждая плунжерная пара осуществляет топливоподачу в свой цилиндр, их количество равняется количеству цилиндров агрегата.
Поршни и втулки располагаются в корпусе насоса, который имеет входные и выходные каналы. В работу пары приводит кулачковый вал, который вращается от коленчатого вала силового агрегата. Таким образом, кулачки вала взаимодействуют с толкателями плунжерных пар, открывая либо закрывая каналы впуска и выпуска топлива. Как только поршень занимает верхнее положение внутри цилиндра, в системе появляется необходимое давление, позволяющее открыть нагнетательный клапан. А после этого, рабочая смесь под давлением распределяется по всей системе форсунок.
Топливоподача, и необходимое для продуктивной работы силовой установки количество топлива может осуществляться по механическому типу либо контролироваться электронной системой. Подобная регулировка позволяет точно скорректировать подачу топливной смеси в цилиндры мотора, в зависимости от количества оборотов коленвала.
Механическая система управления подачей рабочей смеси представлена зафиксированной на кулачковом валу специальной центробежной муфтой. Ее конструкция: это два уравновешенных плеча, на каждом из них размещаются скользящие грузики, которые, в зависимости от возникающей центробежной силы, перемещаются от центра плеча к его краю, и наоборот. В свою очередь величина центробежной силы находится в прямой зависимости от оборотов двигателя, поэтому при росте частоты вращения грузики перемещаются к краю плеча, а при снижении – к оси. Благодаря этому осуществляется управление кулачковым валом, который агрегатируется с плунжерными парами. Говоря проще, с изменением оборотов коленчатого вала силового агрегата изменяется порционность и частота впрыска рабочей смеси в цилиндры.
Такая конструкция ТНВД отличается высокой надежностью. А еще одной особенностью ее работы является смазка моторным маслом, которое поступает из силового агрегата. А единственным существенным недостатком – громоздкость системы, поэтому в наше время ТНВД такого типа устанавливаются исключительно на грузовую технику. Однако до конца 2000 года их с успехом использовали и на легковушках.
Распределительный тип ТНВД
Такие насосы отличаются от рядных количеством плунжерных пар, которых в зависимости от объема и мощности силовой установки может быть одна или две. Соответственно, плунжерные пары распределительного топливонасоса обеспечивают впрыск топлива во все цилиндры моторного агрегата. Особенностью описываемого типа ТНВД можно назвать его относительно небольшую массу и габариты, при которых он все же обеспечивает максимально точное топливораспределение между цилиндрами двигателя.
Единственным минусом представленного «топливника» является его короткий срок эксплуатации и узкая область применения. Данный ТНВД устанавливается исключительно на легковые транспортные средства.
Топливный насос распределительной конструкции имеет несколько вариантов исполнения привода поршня, который представлен кулачковым механизмом, разделяемым на следующие виды:
— внешний;
— торцевой;
— внутренний.
Однако самыми высокопродуктивными считаются два последних типа, поскольку их конструкция не подвергается нагрузкам, создаваемым топливным давлением, вследствие чего приводной вал и сам механизм насоса служат продолжительное время.
К сожалению, внешним приводом оснащаются лишь модели отечественного автопрома, в конструкции иностранных марок авто он не встречается уже давно. Опишем работу основных типов привода ТНВД распределительного типа.
Торцевой привод
Главным рабочим узлом этого привода является распределительный поршень, который отвечает за создания и поддержание необходимого для качественного топливовпрыска давления.
Используется в основном в ТНВД марки Bosh. Распределительный поршень осуществляет два типа перемещения: возвратно-поступательное, и вращательное относительно шайбы кулачка. Во время возвратно-поступательного движения поршень начинает перемещаться сразу как только кулачковая шайба начинает свое вращение. Благодаря этому в системе постоянно создается и поддерживается высокое давление рабочей смеси. В свое первоначальное состояние поршень возвращает пружина.Корректировка топливоподачи возможна благодаря вращению плунжера, а за порционность подачи рабочей смеси отвечают механическая либо электронная системы управления.
Полный цикл работы ТНВД с торцово-кулачковым типом привода состоит из следующих фаз: подача топливной смеси в пространство над поршнем с последующим нагнетанием давления в эту зону, благодаря которому и осуществляется порционный топливовпрыск в цилиндры силовой установки. После этого поршень занимает свое исходное положение, и процесс топливоподачи начинается заново.
Внутренний привод
Стоит сразу заметить, что данный вид привода применяется исключительно в ТНВД роторной конструкции, к которым относятся Lucas и Bosch. Особенностью насосов такой конструкции является топливоподача, которая осуществляется при помощи распределительной головки и плунжерной пары. А работает все это так: по обеим сторонам распредвала располагаются плунжерные пары, функция которых заключается в обеспечении давления, необходимого для корректной топливоподачи, то есть, от величины расстояния между ними полностью зависит давление топлива. Как только в системе начинает появляться давление, топливо начинает перемещаться к форсункам.
Топливоподача к цилиндрам плунжерных пар осуществляется при помощи специального насоса, который может быть лопастно-роторной либо шестеренчатой конструкции. Он устанавливается на приводном валу ТНВД и находится внутри его корпуса.
Поскольку внешний привод конструкции распределительных насосов в современной автомобильной и специальной технике практически не используется, то в рамках данной публикации нет смысла описывать его работу.
Магистральный ТНВД
Топливный насос магистрального типа входит в конструкцию системы Common Rail, которая имеет специальную топливную рампу для накопления рабочей смеси перед ее подачей на форсунки. Особенностью магистрального ТНВД является высокое давление в системе (более 180 МПа). В зависимости от типа силовой установки в состав конструкции магистрального насоса может входить от одной до трех плунжерных пар. Привод каждого из плунжеров имеет кулачковый вал либо шайбу, которые постоянно вращаются.
Как только кулачки занимают определенную позицию относительно поршня, он перемещается вниз за счет воздействия пружинного механизма. Вместе с этим происходит потеря давления в компрессионной камере, за счет чего она расширяется, и в ней начинается процесс разряжения, который открывает клапан впуска, а уже через него рабочая смесь поступает в камеру. Как только плунжер поднимется, клапан сразу же закроется. Это приведет к возрастанию давления внутри камеры.
Как только давление сравняется с рабочим давлением насоса, произойдет открытие выпускного клапана и заполнение рампы топливной смесью. Управление клапанами в магистральном ТНВД осуществляется при помощи электроники.Данное видео расскажет о принципе работы и устройстве ТНВД:
Используется в основном в ТНВД марки Bosh. Распределительный поршень осуществляет два типа перемещения: возвратно-поступательное, и вращательное относительно шайбы кулачка. Во время возвратно-поступательного движения поршень начинает перемещаться сразу как только кулачковая шайба начинает свое вращение. Благодаря этому в системе постоянно создается и поддерживается высокое давление рабочей смеси. В свое первоначальное состояние поршень возвращает пружина.
Как только давление сравняется с рабочим давлением насоса, произойдет открытие выпускного клапана и заполнение рампы топливной смесью. Управление клапанами в магистральном ТНВД осуществляется при помощи электроники.Автор
Super UserКомментируют
Топ блоги
Acura TLX рестайлинг 2018
Ford Kuga 2016-17
Обзор Kia Sportage IV 2016.
Замена старого в/у на новое 2016
Премьера Skoda Kodiaq 2017
Технология топливных насосов: понимание различных конструкций топливных насосов
Топливные насосы бывают различных конструкций.
В самых общих чертах вы можете выбирать между механическими, с ременным приводом и электрическими (встроенными и встроенными) насосами.
Ранее мы писали о различиях между механическими и электрическими топливными насосами , а также о том, как правильно выбрать топливный насос по объему и давлению для .
Одна тема, которую мы не затронули, — конструкция внутреннего топливного насоса.
Просматривая Summit Racing , вы заметите, что разные бренды рекламируют такие вещи, как роторно-лопастные и героторные конструкции. Цель этого поста — познакомить вас с этими дизайнами и объяснить преимущества каждого из них.
Ротационно-лопастные топливные насосы Ротационно-лопастные насосы имеют лопастное колесо внутри большего круглого корпуса. Колесо смещено внутрь круглого корпуса, образуя полость в форме полумесяца. Лопасти на колесе скользят внутрь и наружу, когда колесо вращается внутри полости, всасывая топливо в насос через впускное отверстие. Лопасти проталкивают топливо вокруг корпуса и сжимают топливо, когда оно достигает узкой точки серпа на выпускной стороне (см.
изображение выше). В конце концов, лопасти проталкивают топливо через выпускное отверстие под давлением.
Из-за скользящего движения лопастей традиционные пластинчато-роторные насосы создают сильное внутреннее трение. Для применений с высоким давлением часто предпочтительнее роторно-лопастная версия роторной лопасти. В этой конструкции используется тот же основной принцип, что и в скользящих насосах, но вместо лопастей используется роликовый стержень. Роликовая планка уменьшает трение и повышает эффективность насоса, что делает его лучшим выбором для приложений с более высоким давлением.
Хотя пластинчато-роторные насосы считаются эффективными, они громче, чем героторные насосы. Знаменитая Холли Красные электрические топливные насосы и Синие электрические топливные насосы являются примерами пластинчато-роторных топливных насосов.
Топливные насосы героторного типа Геротор — это обычная конструкция для электрических топливных насосов высокого давления и большого объема, которую можно найти на некоторых насосах с ременным приводом.
Героторный насос имеет две шестерни — прямозубую и зубчатую. Когда внутреннее прямозубое колесо вращается, оно входит в зацепление с внешним зубчатым колесом, заставляя вращаться зубчатое колесо внутри полости. Это создает всасывание на входе и создает давление на выходе, что делает героторные насосы высокоэффективными и способностью создавать высокое давление при малом уровне шума.
Однако героторные насосы имеют некоторые недостатки. Они подвержены повреждениям от загрязняющих веществ и могут подвергаться кавитации ( , подробнее о кавитации здесь ) из-за большого вакуума, который они производят. Вы можете избежать проблем с кавитацией, установив насос как можно ближе к резервуару и используя хорошую гравитационную подачу для уменьшения вакуума.
Мембранные топливные насосыОбычные механические топливные насосы имеют мембранную конструкцию.
Мембранные насосы используют гибкую мембрану, обычно из резинового композита, которая движется вверх-вниз внутри камеры.
Камера имеет вход и выход, а обратные клапаны обеспечивают подачу топлива только в одном направлении. Рычаг насоса насаживается на эксцентрик распределительного вала (некоторые модели имеют толкатель топливного насоса между рычагом и эксцентриком кулачка). Когда кулачок вращается, он перемещает рычаг и тянет диафрагму вниз. Это увеличивает размер камеры насоса и всасывает топливо в насос. По мере того, как диафрагма поднимается до верхней мертвой точки (с помощью диафрагменной пружины), топливо вытесняется из камеры в камеру 9.0003 линия подачи. Давление топлива регулируется силой диафрагменной пружины.
Поскольку топливо не проходит через мембрану, мусор и другие загрязнения с меньшей вероятностью могут повредить мембранный насос. Еще одно преимущество заключается в том, что обратные линии не обязательно требуются во время установки, поскольку этот тип насоса обычно работает при низком давлении.
С другой стороны, их высокий вакуум делает диафрагменные насосы уязвимыми к паровым пробкам или кавитации.
Мембранные насосы также несколько ограничены в своих возможностях, поэтому их обычно рекомендуют для карбюраторных систем, где не требуется более высокое давление.
Поршневые насосы аналогичны мембранным механическим насосам; однако вместо диафрагмы в них используется возвратно-поступательный поршень. Как и мембранный насос, поршневой насос всасывает топливо в насос и вытесняет его под давлением. Поршневое действие может создать большее давление и поток, чем в старом школьном диафрагменном насосе без разрыва диафрагмы.
Компания Race Pumps была пионером в области поршневых топливных насосов. Компания производила насосы поршневого типа с регулируемой производительностью. Это позволило насосу подавать точное количество топлива, необходимое двигателю, без резких колебаний давления. Это также устранило необходимость в байпасном регуляторе или обратной линии.
Поршневые насосы имеют меньше движущихся частей, чем другие конструкции, могут быть перестроены и используют меньшую мощность двигателя, чем обычные механические насосы.
Типы авиационных топливных насосов
Ручные топливные насосы
Некоторые старые самолеты с поршневыми двигателями оснащались ручными топливными насосами. Они используются для дублирования насоса с приводом от двигателя и для перекачки топлива из бака в бак. Вихревые насосы, как их еще называют, представляют собой насосы двойного действия, которые подают топливо при каждом движении рукоятки насоса. По сути, это насосы лопастного типа с отверстиями в центре насоса, что позволяет перекачивать топливо возвратно-поступательным движением, а не полным оборотом лопастей, как это обычно бывает в лопастных насосах с электрическим или механическим приводом. типа насосы. На рис. 1 показан механизм качающегося насоса.
| Рис. 1. Ручной качающийся насос, используемый для запуска двигателя и перекачки топлива на старых самолетах транспортной категории |
лопасть с левой стороны насоса движется вверх, а лопасть с правой стороны насоса движется вниз.
Когда левая лопасть движется вверх, она всасывает топливо в камеру A. Поскольку камеры A и D соединены отверстием в центре, топливо также всасывается в камеру D. В то же время правая лопасть вытесняет топливо из камеры B через просверленный канал в центре насоса, в камеру C и выход топлива через обратный клапан на выходе из камеры C. Когда рукоятка снова перемещается вверх, левая лопасть движется вниз, вытесняя топливо из камер A и D, потому что обратный клапан на входе в камеру A предотвращает обратный поток топлива через вход для топлива. Правая лопатка поднимается одновременно и всасывает топливо в камеры B и C.
Несмотря на то, что насос с ручным приводом прост и почти не сломается, он требует, чтобы топливопроводы шли в кабину к насосу, что создает потенциальную опасность, которой можно избежать, используя насос с электрическим приводом. В современных легких самолетах с поршневыми двигателями обычно используются вспомогательные электрические насосы, но они часто используют простой ручной насос для заливки двигателя (двигателей) во время запуска.
Эти простые устройства представляют собой поршневые насосы одностороннего действия, которые втягивают топливо в цилиндр насоса, когда ручка подкачки отведена назад. При движении вперед топливо по трубопроводам подается к цилиндрам двигателя. [Рисунок 2]
3. Центробежный подкачивающий насос может быть погружен в топливный бак (A) или может быть прикреплен снаружи бака, при этом впускной и выпускной патрубки проходят внутрь бака (B) . Рукоятка клапана удаления насоса выступает под панелью зазора с предупреждающим флажком, указывая на то, что вход насоса закрыт. Он всасывает топливо в центр крыльчатки и выбрасывает его наружу, когда крыльчатка вращается. [Рис. 4] Обратный клапан на выходе препятствует обратному течению топлива через насос. К выходному отверстию насоса подключена линия подачи топлива. В системе подачи топлива может быть установлен перепускной клапан, позволяющий насосу с приводом от двигателя откачивать топливо из бака, если подкачивающий насос не работает. Центробежный подкачивающий насос используется для подачи топлива в топливный насос с приводом от двигателя, дублирования топливного насоса с приводом от двигателя и перекачки топлива из бака в бак, если самолет так спроектирован.
4. Внутреннее устройство центробежного подкачивающего топливного насоса. Топливо всасывается в центр рабочего колеса через экран. Он перемещается за пределы корпуса крыльчаткой и выходит из топливной трубки 
Вход обоих типов центробежных насосов закрыт экраном для предотвращения попадания посторонних предметов. [Рисунок 5]
Топливо направляется через трубку Вентури, являющуюся частью эжектора. Когда топливо проходит через трубку Вентури, создается низкое давление. Впускное отверстие или линия, начинающаяся за пределами области насоса бака, позволяет всасывать топливо в узел эжектора, откуда оно перекачивается в секцию бака топливного насоса. Вместе с перегородочными обратными клапанами эжекторные насосы поддерживают положительный напор топлива на входе в насос. [Рисунок 6] 
Во время запуска он подает топливо до того, как топливный насос с приводом от двигателя наберет скорость, и его можно использовать во время взлета в качестве резервного. Его также можно использовать на больших высотах для предотвращения образования паровых пробок.
Когда плунжер поднимается, он выталкивает топливо из камеры D через выходное отверстие насоса. Кроме того, когда плунжер поднимается, он всасывает топливо в камеру C и через обратный клапан в камеру C. Когда плунжер поднимается, магнит притягивается к нему, и движение вверх закрывает точки. Это позволяет току течь к катушкам соленоида, и процесс начинается снова с опусканием поршня между катушками, отпусканием магнита и открытием точек.
Когда требуется топливо, насос работает быстро с небольшим давлением на выходе из насоса. По мере увеличения давления топлива насос замедляется, потому что калиброванная пружина встречает это сопротивление, пытаясь заставить поршень двигаться вверх. Пружина в центре плунжера гасит его движение. Диафрагма между топливной камерой D и воздушным пространством в верхней части насоса гасит выбросы топлива на выходе.
В устройствах с приводом от двигателя лопастной насос обычно приводится в действие вспомогательной коробкой передач.
Однако постоянный объем лопастного насоса может быть чрезмерным. Для регулирования потока большинство лопастных насосов имеют регулируемую функцию сброса давления. Он использует давление, создаваемое на выходе из насоса, чтобы поднять клапан со своего седла, который возвращает избыток топлива на входную сторону насоса. Рисунок 9показан типичный лопастной топливный насос с регулируемой функцией сброса давления. Установив предохранитель на определенное давление выше давления воздуха на входе устройства дозирования топлива двигателя, подается правильный объем топлива. Давление сброса устанавливается с помощью винта регулировки давления, который натягивает пружину предохранительного клапана.
Пластина опускается, и топливо может течь через насос. [Рисунок 10]