Что такое плунжерная пара в автомобиле?

Топливной насос высокого давления (сокращенно – ТНВД) приходится важной составляющей системы двигателя, который работает на дизеле. Все, кто хоть раз сталкивался с аксиально-плунжерными или же радиально-плунжерными гидромашинами, наверняка знакомы с, так называемыми, плунжерными насосами. Позже, широкую огласку в системе подачи дизельного топлива получили плунжерные пары. Но обо всём поподробней.

Что такое плунжерная пара ТНВД

В основе топливного насоса высокого давления лежит единица сборки, которая составляет насосную секцию и называется плунжерная пара (или плунжерная пара тнвд). Она состоит из плунжера (поршня) и небольшой втулки (цилиндра), между которыми находится зазор минимального размера - прецизионное сопряжение. Данную пару принято изготавливать только из качественной стали, которая соответствует высокой точности, так как плунжер предназначен для создания давления, необходимого для распыления топлива в дизельном цилиндре и регуляции цикличной подачи.

Плунжер тнвд состоит из продольной и спиральной канавок. На поверхности плунжерной пары образуется кромка косой наружности, которая имеет название регулирующей.

Сама плунжерная пара тнвд состоит из пяти плунжеров и четырех гильз. В гильзе находятся два канала: подводящий и перепускной. Они соединяют между собой всасывающую полость с камерой давления. Штуцер с конусом посадки находится над плунжерной парой.

Плунжерные топливные насосы могут работать при огромном давлении, в отличие от поршневых насосов. Главной причиной тому является достаточно высокая чистота обработки, которая должна быть со стороны поверхности цилиндрической формы, в отличие от поршневого насоса, у которого имеет место более точная обработка внутреннего цилиндра. Это технически сложный процесс.

Последовательность работы плунжерной пары

Объём среды, которая впоследствии вытесняется, напрямую зависит от той длины, с которой происходит ход плунжера. При помощи изменения самой характеристики, насос тнвд получает регулировку подачи в определенный отрезок времени. Обработка деталей плунжерных гидромашин и их точность настолько высоки, что прецизионное сопряжение между внешней и внутренней поверхностями цилиндра достигает примерно трех мкм.

Плунжер на тнвд имеет двигающуюся в корпусе рейку, которая приводит в движение зубчатый сектор, тем самым управляя цилиндром (втулкой). Рейка перемещается регулятором вращения коленчатого вала. С её помощью можно абсолютно точно дозировать цикловую подачу, при этом полный ход плунжера не будет изменен. Активность хода, которая связана с цикловой подачей, может быть изменена при помощи поворота регулирующей втулки самого плунжера.

Наглядный пример работы того, как выглядит устройство и работа тнвд: Под первым номером находится камера высокого давления. Второй номер обозначает подводящий канал. Третий - гильза плунжера. Четвертый - сам плунжер. Пятый номер - регулирующая кромка. И, наконец, под шестым номером скрывается перепускной канал.

На следующей картинке изображено регулирование цикловой подачи, которое выдерживает клапан высокого давления топлива. а) нулевая подача; б) средняя подача; с) полная подача

1. Плунжерная гильза
2. Подводящий канал
3. Плунжер тнвд
4. Кромка регулирования плунжера
5. Рейка топливного насоса высокого давления

Цикловая подача топлива может быть отрегулирована в процессе изменения активного хода кромки. Для этого нужно повернуть рейку через цилиндр плунжера таким образом, чтобы кромка регуляции могла изменять сам момент нагнетания и величину впрыскивания в конце.

При нулевой подаче (а), канавка продольной формы находится впереди перепускного канала, таким образом, что давление в камере плунжерной пары во время работы плунжера равно давлению в полости всасывания. После этих действий нагнетания топлива не происходит.

Если рассматривать среднюю подачу (б), то плунжер должен быть установлен в промежуточном положении.

Полная подача (с) возможна лишь после установки активного максимального плунжерного хода.Передача движения на плунжер от рейки может быть произведена через зубчатые рейки на сектор, который закреплен на цилиндре плунжера.

Нагнетательные клапаны

Основной задачей нагнетательных клапанов является магистральное перекрытие высокого давления между топливным проводом и плунжерной парой тнвд, а также снижение давления до четкого статистического уровня, путем стравливания топливного провода и форсунковой полости. Такое снижение необходимо для мгновенного перекрытия форсункового распылителя, что, впоследствии, может предотвратить появление топливных капель.

На рисунке изображен пример нагнетательного клапана.

Различают разные конструкции топливных насосов высокого давления. От этого зависят виды плунжеров, основные из которых: рядный, распределительный и магистральный.

В рядном насосе топливо нагнетается в цилиндр с помощью определенной плунжерной пары. В распределительном насосе имеется один плунжер, который может обеспечить нагнетание, а также распределение топлива по всем втулкам. Магистральный насос может осуществить нагнетание топлива лишь в аккумулятор.

Работа топливного насоса высокого давления может использоваться в системе непосредственного впрыска бензинового двигателя. Его давление меньше дизельного насоса.

Клапан постоянного объема без ограничения обратного потока

Клапан постоянного объема состоит из втягивающего поршня, который получается из части элемента клапана. В том случае, когда канавка спиральной формы плунжера прекращает свою топливную подачу и пружина закрывает нагнетательный клапан, тогда поршень начинает входить в направляющую втулку штока (4) и отрезает топливный провод высокого давления от камеры этого самого высокого давления (или надплунжерного пространства).

Это может значить только то, что объем топлива в топливном проводе возрастет на объем величины, которая получается при втягивающем поршне (2). Длина топливного провода при этом не должна быть изменена.

Седло клапана (1), кольцевая проточка (3) и вертикальный паз (5) также не должны быть изменены. Клапаны с компенсацией, в свою очередь, имеют доработанный участок (6) на поршне втягивающей структуры.

Клапан постоянного объема с ограничением обратного потока

1. Держатель нагнетательного клапана;
2. Пружина нагнетательного клапана;
3. Пластина клапана;
4. Держатель клапана.

Клапан с ограниченным обратным потоком постоянного объема может быть применен как дополнение к обратному клапану. Обратное давление образуется при закрытом распылителе форсунки, может быть причиной простого износа камеры в нагнетательном клапане. Такое воздействие может быть полностью удалено эффектом демпфируции или ограничения потока верхней секции нагнетательного клапана. Одним словом, такое действие достигается при помощи ограничительного узенького канала в клапане, который обеспечивает дросселирующий эффект и предохраняет от волны отражения клапана. При открытом клапане такой эффект не происходит.

Клапан постоянного давления

1. Держатель клапана;
2. Элемент клапана;
3. Пружина клапана;
4. Вставка;
5. Нажимная пружина;
6. Седло пружины;
7. Шарик;
8. Ограничительный канал.

Клапан постоянного давления использует плунжерная пара тнвд. Данный клапан может развить давление больше 800 бар. Состоит из нагнетательного переднего клапана, который работает вместе с подачей топлива и клапана, удерживающего давление. Между впрысками, данный клапан поддерживает постоянный статистический уровень давления, как и при других рабочих режимах. Если говорить о преимуществе клапана, то он устраняет кавитацию и значительно улучшает гидравлическую стабильность. Подитожив все вышесказанное, управление подачей топлива в плунжерной паре должно производится с помощью клапана дозирования в зависимости от двигателя. В нормальном положении такой клапан всегда открыт. По электронному сигналу блока управления, клапан должен закрыться на некоторую определенную величину. Таким образом можно отрегулировать нужное количество поступающего топлива в компрессионную камеру.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.