Как работает топливоподкачивающий насос дизельного двигателя

Электронная система управления распре­делительным топливным насосом с пово­ротным электромагнитным исполнительным механизмом

В отличие от насоса типа VE, имеющего механи­ческую систему управления, распределитель­ный топливный насос с поворотным электро­магнитным исполнительным механизмом имеет электронный регулятор и устройство опережения впрыска с электронным управле­нием (см. рис. «Электронная система управления аксиально-поршневым распре­делительным топливным насосом высокого давления» и «Электронная система управ­ления дизельным двигателем» (EDC)).

Электронный регулятор

Эксцентрично установленная шаровая цапфа связывает регулирующую втулку насоса типа VE и электромагнитный исполнительный ме­ханизм. Угловая установка исполнительного механизма определяет положение регули­рующей втулки и с ее помощью активный ра­бочий ход плунжера-распределителя насоса. К исполнительному механизму подсоединя­ется измерительный датчик положения (по­тенциометр или индуктивный измерительный преобразователь).

ЭБУ получает сигналы от различных датчи­ков: положения педали подачи топлива, ча­стоты вращения коленчатого вала двигателя, температуры воздуха, охлаждающей жидкости и топлива, давления всасываемого воздуха, ат­мосферного давления и т. п. Он использует эти входные величины, хранящиеся в его памяти, для определения правильного количества впрыскиваемого топлива. Таким образом, блок управления изменяет ток возбуждения испол­нительного привода до тех пор, пока не совпа­дут требуемые по исходным данным реальные величины для принятого положения рейки.

Электронно-управляемое устройство угла опережения впрыска

Гидравлическое устройство опережения впрыска с электромагнитным клапаном по­ворачивает роликовое кольцо в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленча­того вала двигателя таким образом, что по отношению к положению поршня цилиндра подача топлива может начинаться с опере­жением или запаздыванием.

При этом сигнал от датчика, с помощью ко­торого определяется момент открытия распы­лителя, сравнивается с запрограммированной установкой. Электромагнитный клапан устрой­ства опережения впрыска изменяет давление, прилагаемое к плунжеру, и с его помощью установку регулирования устройства опере­жения угла впрыскивания. Тактовая частота, используемая для срабатывания электромаг­нита, модифицируется, пока не совпадут дей­ствительная и исходная величины.

Варианты системы питания

Основными видами горючего для ДВС являются бензин и дизельное топливо («солярка»). Газ (метан) так же относится к видам современного топлива, но, несмотря на широкую применяемость, пока не получил актуальности. Вид топлива является одним из критериев классификации систем питания ДВС.

В этой связи выделяют силовые агрегаты:

1. бензиновые;
2. дизельные;
3. основанные на газообразном топливе.

Но наиболее признанной среди специалистов является типология систем питания двигателя по способу подачи топлива и приготовления топливно-воздушной смеси. Следуя данному принципу классификации, различаются, во-первых, система питания карбюраторного двигателя, во-вторых, система питания с впрыском топлива (или инжекторного двигателя).

Карбюратор

Карбюраторная система основана на действии технически сложного устройства – карбюратора. Карбюратор – это прибор, осуществляющий приготовление смеси топлива и воздуха в необходимых пропорциях. Несмотря на разнообразие видов, в автомобильной практике наибольшее применение получил поплавковый всасывающий карбюратор, принципиальная схема которого включает:

• поплавковую камеру и поплавок;
• распылитель, диффузор и смесительную камеру;
• воздушную и дроссельную заслонки;
• топливные и воздушные каналы с соответствующими жиклерами.

Подготовка топливно-воздушной смеси в карбюраторе осуществляется по пассивной схеме. Движение поршня в такте впуска (первом такте) создает в цилиндре разряженное пространство, в которое и устремляется воздух, проходя через воздушный фильтр и сквозь карбюратор. Именно здесь и происходит формирование горючей смеси: в смесительной камере, в диффузоре топливо, вырывающееся из распылителя, дробится воздушным потоком и смешивается с ним. Наконец, через впускной коллектор и впускные клапаны горючая смесь подается в конкретный цилиндр двигателя, где в необходимый момент и воспламеняется искрой от свечи зажигания.

топливно-воздушной смеси

Впрыск топлива

Эпоха карбюратора сменяется эпохой инжекторного двигателя, система питания которого основана на впрыске топлива. Ее основными элементами являются: электрический топливный насос (расположенный, как правило, в топливном баке), форсунки (или форсунка), блок управления ДВС (так называемые «мозги»).

Принцип работы указанной системы питания сводится к распылению топлива через форсунки под давлением, создаваемым топливным насосом. Качество смеси варьируется в зависимости от режима работы двигателя и контролируется блоком управления. Важным компонентом такой системы является форсунка. Типология инжекторных двигателей основывается именно на количестве используемых форсунок и места их расположения.

1. с распределенным впрыском;
2. с центральным впрыском.

Система распределенного впрыска предполагает использование форсунок по количеству цилиндров двигателя, где каждый цилиндр обслуживает собственная форсунка, участвующая в подготовке горючей смеси. Система центрального впрыска располагает только одной форсункой на все цилиндры, расположенной в коллекторе.

Особенности дизельного двигателя

Как бы особняком стоит принцип действия, на котором основывается система питания дизельного двигателя. Здесь топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры в распыленном виде, где и происходит процесс смесеобразования (смешивания с воздухом) с последующим воспламенением от сжатия горючей смеси поршнем. В зависимости от способа впрыска топлива, дизельный силовой агрегат представлен тремя основными вариантами:

• с непосредственным впрыском;
• с вихрекамерным впрыском;
• с предкамерным впрыском.

Вихрекамерный и предкамерный варианты предполагают впрыск топлива в специальную предварительную камеру цилиндра, где оно частично воспламеняется, а затем перемещается в основную камеру или собственно цилиндр. Здесь горючее, смешиваясь с воздухом, окончательно сгорает. Непосредственный же впрыск предполагает доставку топлива сразу же в камеру сгорания с последующим его смешиванием с воздухом и т.д.

Однако холодный двигатель не сможет обеспечить должный уровень температуры, требуемый для воспламенения смеси. И использованием свечей накаливания позволит осуществить необходимый подогрев камер сгорания.

Как работает ТНВД дизельного двигателя

Благодаря использованию фирменной впрыскивающего оборудования Common Rail, солярка под давлением поступает в заданный момент на распыляющие устройства – форсунки. Управление процессом осуществляется автоматикой. Основная работа ТНВД дизельного двигателя сводится исключительно к созданию сверхвысокого давления дизтоплива. Полное сгорание топлива в рабочих цилиндрах двигателя обеспечивает получение максимальной мощности дизеля, который работает на солярке.

Основное требование к ТНВД – подача дизтоплива под силой давления, равной не меньше 150 мегапаскалей (Мпа). Материалом изготовления корпусной детали насоса является высококачественный алюминиевый сплав АЛ9. В топливном насосе используется, так называемая, плунжерная пара – комплект деталей, состоящий из небольшого цилиндрика малого диаметра и соответствующего стерженька. Материал изготовления этих элементов – сталь повышенной прочности марки 25Х5МА. С целью обеспечения максимальной эффективности дизельного двигателя, при изготовлении данных деталей соблюдается требование по сверхвысокой точности.

Объем подаваемого топлива и время его поступления в камеру сгорания задаются частотой вращения коленвала. Когда водитель нажимает на газ, увеличивая нагрузку, в двигатель подается расчетная порция солярки, достаточная для бесперебойного функционирования мотора. От исправности топливного насоса высокого давления зависит эффективность силового агрегата, а значит, в обязанность автовладельца входит своевременное техобслуживание и регулярный анализ состояния и возможных отказов всех его элементов, включая ТНВД.

ТНВД

За создание в системе колоссального давления отвечает ТНВД. Для начала разберем, что такое ТНВД. Большинство модификаций таких топливных насосов высокого давления приходит в движение от вращающегося вала, который связан с распредвалом. Конструкция топливного насоса высокого давления состоит из нескольких секций, число которых соответствует количеству цилиндров.

Вода также способствует или усугубляет ряд дополнительных проблем, таких как. Некоторые химические вещества в добавках являются полярными. Это означает, что вода и полярные химикаты притягиваются друг к другу. В присутствии свободной воды химические молекулы иногда отделяются от углеводородной цепи добавки и объединяются с молекулами воды для образования нового вещества. Новый материал представляет собой мягкое твердое вещество, которое выпадает из топлива и может быстро засорить фильтры или создать отложения двигателя.

В разделе «Устойчивость присадок». Микробный рост: Как и большинство живых организмов, бактерии и грибы нуждаются как в пище, так и в воде, чтобы выжить. Если присутствует свободная вода, рост микробов может размножаться, создавая шламы, которые загрязняют ваше топливо и кислоты, которые разъедают ваш резервуар и топливную систему.

Непосредственно за подачу топлива в ТНВД отвечает подкачивающий насос, который забирает солярку из топливного бака. За дополнительное увеличение давления в системе отвечает специальный плунжер, который конструктивно находится за насосом высокого давления. Этот плунжер нагнетает топливо в форсунки, которые распыляют мельчайшие частички солярки внутри камеры сгорания.

Окисление топлива: свободная вода ускоряет процесс окисления и способствует образованию кислот, десен и осадков, известных в целом как продукты деградации топлива. Все дизельное топливо содержит некоторый процент растворенной воды. Молекулы воды остаются частью топлива, пока их слишком много. Точка, в которой топливо может содержать больше воды, называется точкой насыщения. Количество воды в топливе измеряется в миллионных долях. Пока вода остается ниже точки насыщения в виде растворенной воды, она обычно не является проблемой.

Следует сказать, что использование сразу нескольких фильтрующих элементов обусловлено зависимостью долговечности и беспроблемности эксплуатации силового агрегата от качества используемого топлива

Именно поэтому вопросам качества используемой солярки необходимо уделить должное внимание

Сегодня не редкость изготовление топлива с большим содержанием серы. Удалить из топлива такую серу с помощью фильтрующих элементов невозможно. Тогда как такая сера в солярке приводит к появлению нагара в топливной системе дизельного двигателя.

Значительные проблемы возникают, когда вода отделяется от дизельного топлива и становится свободной или эмульгированной водой. Эмульгированная вода — это еще одна форма свободной воды; капли просто настолько малы, что так хорошо смешиваются с топливом, что они остаются подвешенными, а не падают на дно. Не существует «капель», когда вода полностью растворяется в топливе.

Это позволяет изготовителям оригинального оборудования проектировать для оптимальной производительности и исключительной конечной пользы для широкого круга машин и приложений. Все большее число современных дизельных двигателей используют системы топливных систем с прямым впрыском топлива для обеспечения их гибкости при соблюдении самых строгих стандартов контроля выбросов.

Шестеренные насосы

Шестеренные насосы широко применяют в системах подкачки дизелей различного назначения. Принцип действия и устройства их просты. Насос состоит из ведомой и ведущей шестерен, размещенных в корпусе. При вращении ведущей шестерни, связанной с приводом насоса, находящееся между зубьями топливо переносится из приемной полости в полость нагнетания.

В результате такого переноса в приемной полости создается пониженное давление, а в линии подач — повышенное.

Чтобы уменьшить габаритные размеры шестеренного насоса, зацепление между зубьями иногда выполняют внутренним. Ведущая шестерня 2, находящаяся в корпусе 1 насоса, входит в зацепление с звездочкой 3, сидящей на оси 5. Между звездочкой и зубьями ведущей шестерни имеется серповидный выступ крышки 4. Наружная поверхность этого выступа концентрична расточке фланца, а внутренняя — звездочке. Поэтому из всасывающей в нагнетательную полость подается топливо, находящееся как между зубьями звездочки, так и между зубьями ведущей шестерни. Шестеренные насосы обеспечивают достаточную равномерность подачи и результате большой частоты перекачек небольших объемов топлива, надежны в работе. Однако они не могут создавать разрежение на всасывании, необходимое для забора топлива из низко расположенных баков.

Tags: Насос

Ручной подкачивающий насос

Для заполнения топливной системы топливом при неработающем дизеле и удаления из нее воздуха на подкачивающем насосе устанавливается ручной подкачивающий насос также поршневого типа.

• цилиндра, ввернутого в корпус над впускным клапаном
• основного подкачивающего насоса
• поршня со штоком
• рукояткой, навернутой на крышку цилиндра.

В работе этого насоса используются впускной и нагнетательный клапаны основного подкачивающего насоса.

Перед заполнением системы топливом необходимо:

1. открыть вентиль на фильтре тонкой очистки
2. отвернуть рукоятку с крышки цилиндра насоса
3. перемещая рукояткой поршень в цилиндре, нагнетать топливо в систему до появления из сливной трубки струи топлива без пузырьков воздуха.

После прокачивания системы вентиль на фильтре необходимо закрыть, а рукоятку поршня ручного насоса навернуть на крышку цилиндра.

Каким образом работает ручной насос

Ручной насос необходим в автомобиле в помощь топливному, для улучшения подачи горючего в двигатель. При длительном простое механизмов, ручной насос подкачки дизельного топлива наполняет полости с высоким давлением, что обеспечивает бесперебойную подачу топлива.

Создаваемое разряжение при поднятой ручке насоса, открывает клапан, всасывая горючее, клапан направляет его на поршень. Повышающееся давление во время обратного хода, закрывает клапан, а горючее направляется к фильтру благодаря нагнетательному клапану. При особо затруднённом пуске двигателя, необходимо проверить наличие дизельного горючего в баке, для этого используют насос ручной подкачки дизельного топлива. А также этот аппарат используют если в систему попал воздух и нарушена подача топлива и так до момента полного выхода воздуха из сливной трубки. Подкачка прекращается после того, как начнёт идти чистое горючее без воздуха. Если же после этого не улучшается работа двигателя, остаются перебои, нужно на топливном насосе открыть пробку для удаления воздуха и ручным насосом подкачки дизельного топлива вновь прокачать всю систему.

Аппарат способен всасывать на сухую, сначала он прокучивает воздух, потом при помощи уже созданного вакуума закачивает дизель в двигатель. С подобной задачей может справиться только насос низкого давления. Поскольку применение насоса высокого давления при подобной проблеме не только не эффективно, но и бесполезно. При проникновении воздуха в двигатель он создаст быструю подачу горючего. Но подобное обстоятельство не решит проблемы с необходимой предварительной прокачкой и удалением воздушной пробки, созданной в двигателе.

Таким образом, единственно верным решением будет применить низкочастотный ручной насос подкачки дизеля. На некоторых дизельных автомобилях отсутствие подкачивающего насоса на топливной магистрали создаёт определённое разряжение, поэтому воздух подсасывается в двигатель. Из-за разряжения и созданной неплотности дизельного горючего, при забитости топливного фильтра или некачественном подмёрзшем топливе, подобный эффект усиливается.

Это интересно: Ремонт камеры заднего вида автомобиля своими руками

На дизельном двигателе при комплектации топливного фильтра в основном применяются два вида подкачивающих аппаратов горючего. Главное отличие которых в диаметрах штуцеров. В каждой из комплектаций может быть оснащение датчиком воды, который заведён на индикатор. Оснащение комплектации изменяется в зависимости от региона и выбранного дизельного двигателя. При комплектации дизельного двигателя по первому типу, прямо в топливный бачок направляют обратку.

Работа клапана настроена автоматически, поэтому он или направляет обратное движение горючего в бак, или через топливный фильтр в насос высокого давления, используя малый круг обратки.

Дизельное горючее находится в постоянно необходимой температуре благодаря автоматизации работы клапана. При подобном движении топлива естественным путём топливный фильтр невозможно разморозить, но возможно поддержать оптимальную работу двигателя при сильных морозах. Хотя при возникновении неисправности в клапане, это проблематично. В основном подобные топливные фильтры устанавливают для работы автомобиля в холодных регионах с низкими температурами погоды.

В период экономического преобразования дизельных автомобилей, насос заменили кнопкой, которая устанавливалась на крышку фильтра горючего. При нажатии на кнопку, воздух выгонялся из системы, а после наполнялось горючее. Затем сделали своеобразную грушу из резиновых материалов, врезанную в топливную магистраль. При сильных морозах это устройство теряло свою эластичность, становилось твёрдым, что делало невозможным выполнение подкачки горючего в насос и непосредственно в саму двигательную систему.

Именно поэтому в дальнейшем конструкторы отказались от применения эластичной груши в качестве аппарата подкачки дизеля. В основном применяются грушевидной формы насосы из эластичного материала с прямым входом или с загнутым. Для того чтобы понять держит ли клапан и не попустит ли воздух или обратно горючее, можно попробовать продуть, если в обратную сторону не продувается, значит, исправен.

Это интересно: Почему не тянет двигатель: причины и диагностика

Назначение топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.

1. Топливоподкачивающий насос применяют для подачи топлива из топливного бака к фильтру.

2. Топливоподкачивающий насос применяют для подачи топлива из топливного бака через фильтры к форсункам.

3. Топливоподкачивающий насос применяют для подачи топлива из топливного бака через фильтры к насосу высокого давления.

Типы топливоподкачивающих насосов, применяемых на дизельных двигателях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10.

1. На дизелях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 установлены топливоподкачивающие насосы поршневого типа.

2. На дизелях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 установлены топливоподкачивающие насосы диафрагменного типа.

3. На дизелях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 установлены топливоподкачивающие насосы поршневого и диафрагменного типа.

Устройство топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.

1. Ведомая полумуфта, ось груза, пружина, ведущая полумуфта, корпус, па­лец ведущей полумуфты, груз, проставка.

2. Толкатель, пружины, крышка, нагнетательный клапан, седло, гильза, болт регулировочный.

3. Шток толкателя, пружины, толкатель, выпускной клапан, пробки, поршень, впускной клапан, корпус насоса, насос ручной подкачки.

Работа топливоподкачивающего насоса (ручная подкачка) дизельного двигателя.

1. Вращающийся эксцентрик, расположенный на кулачковом валу насоса высокого давления, набегает на ролик толкателя, вследствие чего сжимается пружина и перемещается шток с поршнем, сжимая пружину. Под действием давления топлива в полости А над поршнем, впускной клапан прижимается к седлу, а выпускной клапан открывается, топливо перетекает по перепускному каналу в полость Б под поршень.

2. Когда эксцентрик сбегает с ролика толкателя, пружина возвращает толка­тель в исходное положение. Одновременно пружина, разжимаясь, перемещает поршень в обратную сторону. Над поршнем в полости А создается пониженное, а под поршнем в полости Б — повышенное давление. Выпускной клапан садится на седло, и топливо из полости Б по каналам насоса и трубопроводу поступает к фильтру тонкой очистки. Вследствие понижения давления над поршнем открывается впускной клапан и топливо заполняет полость А.

3. При перемещении поршня рукояткой вверх в цилиндре создается разрежение, открывается впускной клапан и топливо поступает внутрь цилиндра. При перемещении поршня вниз в цилиндре создается давление, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается и топливо подается к фильтру тонкой очистки.

Работа топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.

1. При перемещении поршня, рукояткой вверх в цилиндре создается разрежение, открывается впускной клапан и топливо поступает внутрь цилиндра. При перемещении поршня вниз в цилиндре создается давление, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается и топливо подается к фильтру тонкой очистки.

2. Вращающийся эксцентрик, расположенный на кулачковом валу насоса высокого давления, набегает на ролик толкателя, вследствие чего сжимается пружина и перемещается шток с поршнем, сжимая пружину. Под действием давления топлива в полости А над поршнем, впускной клапан прижимается к седлу, а выпускной клапан открывается, топливо перетекает по перепускному каналу в полость Б под поршень.

3. Когда эксцентрик сбегает с ролика толкателя, пружина возвращает толка­тель в исходное положение. Одновременно пружина, разжимаясь, перемещает поршень в обратную сторону. Над поршнем в полости А создается пониженное, а под поршнем в полости Б — повышенное давление. Выпускной клапан садится на седло, и топливо из полости Б по каналам насоса и трубопроводу поступает к фильтру тонкой очистки. Вследствие понижения давления над поршнем открывается впускной клапан, и топливо заполняет полость А.

4. Работа топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя осуществляется по принципам, указанным в ответах 2 и 3.

Изменение производительности топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.

1. Производительность топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя изменяется за счет регулирования жесткости пружины поршня.

2. Производительность топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя не изменяется.

3. При уменьшении расхода топлива двигателем давление в полости перед поршнем повышается, и силы сжатой пружины недостаточно для преодоления противодавления топлива. Вследствие этого активный ход поршня уменьшается, и соответственно, снижается подача топлива насосом. Толкатель при этом свободно перемещается в обе стороны. По мере увеличения расхода топлива двигателем, давление в полости перед поршнем уменьшается, активный ход поршня увеличивается и подача топлива насосом возрастает.

Дата добавления: 2018-05-02 ; просмотров: 1703 ;

Устройство

Топливный насос представляет собой корпус с насосным элементом и электрическим мотором. Электродвигатель содержит магниты, расположенных вокруг ротора. Питание подается на ротор через графитовые щетки, которые находятся в контакте с коллектором. Ротор соединен с пластмассовым насосным колесом, которое является частью насосного элемента.Сторона всасывания насосного элемента соединена с фильтром всасывания и расположена в нижней части колеса насоса.

Сторона давления находится в верхней части колеса насоса. Выходной канал топливного насоса оснащен обратным клапаном. Этот клапан предотвращает слив топлива после выключения насоса.

ТНВД в Камазе

Грузовой автомобиль Камаз занимает лидирующие позиции на российском рынке и сильно отстает от конкурентов в других странах мира. В основном в линейку машин входят грузовики с дизельным и турбированным мотором. Функционально назначение ТНВД в Камазе не отличается от других грузовых машин. В его задачи входит подача топлива к форсункам, создание нужного давления и дозировка, определение времени подачи и очистка горючей смеси.

Конструктивно топливный насос Камаза состоит из следующих компонентов:

• Корпус, закрывающий и защищающий остальные узлы.
• Базовый элемент (плунжерная пара), установленная в своих секциях.
• Пружины — помогают двигать поршень в цилиндре и передавать энергию кулачка к плунжерным толкателям.
• Штуцеры: предназначены для слива / подачи горючего.
• Толкатели плунжерного механизма.
• ЭМ-клапан для закрытия процесса подачи.
• Датчики, устройства управления / контроля топливного насоса.

Эффективность работы этого элемента Камаза гарантирована работой электроники, обеспечивающей своевременность подачи и оптимальное давление ТНВД. Параллельно снижается потреблением топлива, обеспечивается его 100-процентное сжигание и, соответственно, высокий КПД.

Топливный насос Камаза работает по следующему принципу:

• Передача энергии от коленвала к кулачку.
• Вращение кулачкового вала и запуск толкателей.
• Смещение плунжера с помощью пружин и своего движения.
• Закрытие поршнем клапана впуска и создание давления.
• Работа форсуночного клапана и подача горючего.
• Зажигание топлива.
• Удаление лишнего горючего и возврат плунжера в первоначальную позицию.
• Открытие клапана впуска и старт нового цикла.

Как видно, принцип работы ТНВД Камаза классический, что упрощает обслуживание и позволяет с легкостью ремонтировать узел в случае выявления поломки.