Устройство топливных насосов высокого и низкого давления

Топливные насосы обеспечивают необходимое давление для работы двигателя автомобилей. В статье рассмотрим устройство и принцип работы топливного насоса высокого давления (ТНВД) и сравним его с насосами низкого давления (ТННД). Понимание этих механизмов поможет читателям в обслуживании и ремонте автомобилей, а также в выборе и эксплуатации топливных насосов для надежной работы двигателя.

Типы топливных насосов высокого давления

Существует три типа топливных насосов высокого давления (ТНВД), которые различаются конструкцией, но выполняют одну функцию:

• рядный;
• распределительный;
• магистральный.

В рядном ТНВД каждая порция топлива подается отдельной плунжерной парой, что соответствует количеству цилиндров двигателя. Распределительный насос подает горючее ко всем цилиндрам с помощью одной или нескольких плунжерных пар. Магистральный насос закачивает топливо в аккумулятор, откуда оно распределяется по цилиндрам.

В бензиновых автомобилях с системой непосредственного впрыска горючее подает электрический насос высокого давления, но давление в этой системе значительно ниже, чем в дизельных.

Эксперты в области автомобильной техники отмечают, что топливные насосы высокого и низкого давления играют ключевую роль в системе подачи топлива. Насосы низкого давления, как правило, используются для подачи топлива из бака к двигателю, обеспечивая стабильный поток при низких нагрузках. В то время как насосы высокого давления необходимы для создания нужного давления в системе впрыска, что особенно важно для современных двигателей с прямым впрыском. Специалисты подчеркивают, что надежность и эффективность этих насосов напрямую влияют на производительность двигателя и его экономичность. Регулярное обслуживание и диагностика насосов помогают предотвратить серьезные поломки и продлить срок службы автомобиля. Важно учитывать, что качество топлива также может существенно влиять на работу насосов, поэтому выбор проверенных поставщиков имеет решающее значение.

принцип работы тнвд

Рядный топливный насос высокого давления

Как уже было сказано, он имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Его устройство довольно просто. Пары размещены в корпусе, внутри которого имеются подводные и отводные топливные каналы. В нижней части корпуса находится кулачковый вал с приводом от коленвала, плунжеры постоянно прижимаются к кулачкам пружинами.

Принцип работы такого топливного насоса не отличается большой сложностью. Кулачок при вращении набегает на толкатель плунжера, заставляя его и плунжер двигаться вверх, сжимая горючее, находящееся в цилиндре. После перекрытия выпускного и впускного каналов (именно в такой последовательности), давление начинает подниматься до значения, после которого открывается нагнетательный клапан, после чего дизтопливо подается к соответствующей форсунке. Данная схема напоминает работу газораспределительного механизма двигателя.

Для регулирования количества поступающего топлива, и момента его подачи, применяется либо механический способ, либо электрический (такая схема предполагает наличие управляющей электроники). В первом случае количество подаваемого горючего изменяется поворотом плунжера. Схема очень проста: на нем имеется шестерня, она находится в зацеплении с рейкой, которая, в свою очередь, связана с педалью акселератора. Верхняя поверхность плунжера имеет наклон, благодаря чему изменяется момент закрытия впускного отверстия в цилиндре, а значит, и количество горючего.

Момент подачи топлива нужно менять при изменении величины оборотов коленвала. Для этого на кулачковом валу имеется центробежная муфта, внутри которой расположены грузики. С ростом оборотов они расходятся, и кулачковый вал поворачивается относительно привода. В результате, при повышении оборотов, топливный насос обеспечивает более ранний впрыск, а с уменьшением – более поздний.

Устройство рядных ТНВД обеспечивает им весьма высокую надежность и неприхотливость. Поскольку смазывание происходит моторным маслом из смазочной системы силового агрегата, это делает их пригодными для работы на низкокачественном дизтопливе.

Устанавливаются рядные ТНВД на средние и тяжелые грузовики. На легковые автомобили их полностью перестали устанавливать в 2000 году.

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о топливных насосах высокого и низкого давления:

1. Разные принципы работы: Топливные насосы низкого давления, как правило, работают на основе центробежного принципа, где жидкость перемещается за счет вращения импеллера. В то время как насосы высокого давления, такие как насосы типа “плунжер”, используют механическое сжатие для достижения необходимых давлений, что позволяет эффективно подавать топливо в системы впрыска.

2. Критическая роль в системах впрыска: Топливные насосы высокого давления являются ключевыми компонентами в современных системах впрыска, особенно в дизельных двигателях. Они обеспечивают необходимое давление для распыления топлива в камере сгорания, что критично для эффективного сгорания и снижения выбросов вредных веществ.

3. Электрические и механические насосы: В современных автомобилях часто используются электрические насосы низкого давления, которые обеспечивают подачу топлива из бака к двигателю. Однако для насосов высокого давления чаще применяются механические решения, такие как насосы с приводом от коленчатого вала, что позволяет достичь более высоких давлений и точности подачи топлива.

Насос подкачки топлива NS16X12 (аналог HEP02A)

Распределительный топливный насос высокого давления

В отличие от рядного топливного насоса, распределительный насос имеет одну или две пары плунжеров для подачи топлива ко всем цилиндрам. Его преимущества — меньший вес, компактные размеры и равномерная подача топлива. Однако срок службы короче из-за высокой нагрузки, поэтому такие насосы чаще используют на легковых автомобилях.

Существует три типа распределительных ТНВД:

1. с торцевым кулачковым приводом;
2. с внутренним кулачковым приводом (роторные насосы);
3. с внешним кулачковым приводом.

Первые два типа имеют более длительный срок службы, так как в них отсутствуют силовые нагрузки на элементы приводного вала от давления топлива.

Принцип работы распределительного топливного насоса первого типа основан на плунжере-распределителе, который, помимо поступательного движения, вращается вокруг своей оси, нагнетая и распределяя топливо между цилиндрами. Он приводится в действие кулачковой шайбой, движущейся по роликам неподвижного кольца.

Регулировка объема подаваемого топлива осуществляется механически с помощью центробежной муфты или электромагнитного клапана, на который подается электрический сигнал. Опережение впрыска регулируется поворотом неподвижного кольца на заданный угол.

Роторная схема распределительного топливного насоса отличается устройством. Топливо нагнетается и распределяется двумя противолежащими плунжерами и распределительной головкой, которая обеспечивает перенаправление топлива к нужным цилиндрам.

Магистральный ТНВД

Магистральный топливный насос гонит горючее в топливную рампу и обеспечивает более высокое давление, по сравнению с рядным и распределительным насосами. Схема его работы несколько иная. Топливо может нагнетаться одним, двумя или тремя плунжерами, приводимыми в действие кулачковой шайбой или валом.

Подача горючего регулируется электронным дозирующим клапаном. Нормальное состояние клапана – открытое, когда поступает электрический сигнал, он частично закрывается и тем самым регулирует количество топлива, попадающего в цилиндры.

Что такое ТННД

Топливный насос низкого давления обеспечивает подачу топлива к насосу высокого давления. Он устанавливается на корпусе ТНВД или отдельно и закачивает топливо из бензобака через фильтры грубой и тонкой очистки в насос высокого давления.

Принцип работы насоса основан на эксцентрике на кулачковом валу ТНВД. Толкатель, прижатый к штоку, приводит в движение поршень. В конструкции предусмотрены входной и выходной каналы с клапанами.

ТННД работает в два такта. В первом такте поршень движется вниз, всасывая топливо из бака, при этом нагнетательный клапан закрыт. Когда поршень поднимается, входной канал закрывается всасывающим клапаном, и под давлением открывается выпускной клапан, через который горючее поступает в фильтр тонкой очистки и далее в ТНВД.

Производительность насоса превышает потребности двигателя, поэтому часть топлива выталкивается в полость под поршнем. Это приводит к потере контакта поршня с толкателем и остановке. Когда топливо вырабатывается, поршень снова опускается, и насос возобновляет работу.

На автомобилях может быть установлен электрический ТННД вместо механического. Он часто встречается на моделях с насосами Bosch (Opel, Audi, Peugeot и др.) и устанавливается на легковых автомобилях и небольших микроавтобусах. Кроме основной функции, он предотвращает подачу горючего в случае аварии.

Электрический ТННД начинает работать со стартером и продолжает подавать топливо с постоянной скоростью, пока двигатель не выключен. Избыточное топливо возвращается в бак через перепускной клапан. Насос может располагаться как внутри топливного бака, так и снаружи, между баком и фильтром тонкой очистки.

разбираем ТНВД: состав и функциональные назначения частей

Принципы работы топливных насосов

Топливные насосы, как устройства, предназначенные для перекачивания топлива, играют ключевую роль в работе двигателей внутреннего сгорания и системах впрыска. Они обеспечивают необходимое давление и объем топлива, что критически важно для стабильной работы двигателя. Существует два основных типа топливных насосов: насосы высокого давления и насосы низкого давления, каждый из которых имеет свои принципы работы и особенности.

Топливные насосы низкого давления, как правило, используются в системах карбюраторного впрыска и некоторых системах впрыска с низким давлением. Их основная задача заключается в подаче топлива из бака к карбюратору или к рампе впрыска. Эти насосы работают на принципе центробежной силы или с использованием мембранных механизмов. В первом случае, вращающиеся лопатки создают центробежную силу, которая заставляет топливо перемещаться по системе. Во втором случае, мембрана, колеблясь, создает разряжение, что позволяет топливу поступать в насос и далее в систему. Обычно насосы низкого давления имеют рабочее давление в диапазоне от 0,2 до 0,5 бар.

Топливные насосы высокого давления, в свою очередь, предназначены для систем впрыска, где требуется значительно большее давление для распыления топлива в камере сгорания. Эти насосы могут быть поршневыми, роторными или шестеренными. Поршневые насосы используют один или несколько поршней, которые, двигаясь в цилиндрах, создают высокое давление. Роторные насосы работают на основе вращающегося ротора, который создает разряжение и подает топливо под высоким давлением. Шестеренные насосы используют две шестерни, которые, вращаясь, перекачивают топливо, создавая необходимое давление. Рабочее давление таких насосов может достигать 100 бар и более.

Важно отметить, что для обеспечения надежной работы топливных насосов необходимо учитывать несколько факторов. Во-первых, насосы должны быть правильно подобраны в зависимости от типа двигателя и системы впрыска. Во-вторых, необходимо следить за состоянием фильтров, так как загрязненное топливо может привести к поломке насоса. В-третьих, важно контролировать уровень топлива в баке, так как работа насоса на сухую может привести к его перегреву и выходу из строя.

Современные топливные насосы также могут быть оснащены различными датчиками и системами управления, которые позволяют оптимизировать их работу и повысить эффективность использования топлива. Например, насосы могут автоматически регулировать подачу топлива в зависимости от нагрузки на двигатель, что позволяет снизить расход топлива и уменьшить выбросы вредных веществ.

Таким образом, понимание принципов работы топливных насосов, их типов и особенностей эксплуатации является важным аспектом для обеспечения надежной работы двигателей и повышения их эффективности.

Вопрос-ответ

Чем отличается насос низкого давления от высокого?

В оборудовании «высокого» давления смешивание в камере распылителя происходит без участия воздуха, распылом навстречу друг другу, а в оборудовании «низкого» давления смешивающим агентом является сжатый воздух, который вихреобразным потоком в камере пистолета перемешивает и выталкивает смесь через сопло распылителя.

В чем разница между топливными насосами низкого и высокого давления?

Насос низкого давления закачивает топливо из бака. Топливо подается насосом через топливный фильтр, очищающий его от загрязнений. Давление топлива увеличивается по мере его поступления в насос высокого давления. Топливо поступает в общую топливную рампу (Common Rail) – резервуар, в котором топливо находится под давлением.

Как устроен топливный насос низкого давления?

ТННД состоит из приводного вала, ротора, статора, распределительного диска, соединительных муфт и приводной шестерни. Различают 2 режима работы насоса низкого давления: подготовительный. Поршень движется вверх, на него воздействует эксцентрик, сжимая пружину, и возникает движение горючего (в камерах и между фильтрами).

Какое устройство топливного насоса высокого давления?

Топливный насос высокого давления (ТНВД) — это устройство, предназначенное для подачи топлива под высоким давлением в систему впрыска дизельных двигателей. Он состоит из корпуса, в котором находятся поршни или роторы, обеспечивающие сжатие топлива, а также клапанов для регулировки потока. ТНВД может быть механическим или электронным, и его работа критически важна для обеспечения эффективного сгорания топлива и оптимальной производительности двигателя.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите технические характеристики вашего автомобиля, чтобы понять, какой тип топливного насоса (высокого или низкого давления) вам нужен. Это поможет избежать ошибок при замене или ремонте.

СОВЕТ №2

Регулярно проверяйте состояние топливного насоса и фильтров. Загрязненное топливо или засоренные фильтры могут привести к перегреву и выходу насоса из строя.

СОВЕТ №3

При установке нового топливного насоса обязательно следуйте инструкциям производителя. Неправильная установка может привести к снижению производительности или повреждению системы подачи топлива.

СОВЕТ №4

Обратите внимание на шумы и вибрации, исходящие от топливного насоса. Если вы заметили изменения в работе насоса, это может быть признаком его неисправности, и стоит провести диагностику.