Если сломался ТНВД

Трудно завести двигатель? Или, может, он нестабильно работает? Мощи не хватает при нагрузке? Как ни печально, но, скорее всего, механик вынесет приговор — неисправен топливный насос высокого давления (ТНВД). Это одна из деталей, которые владельцам дизельной техники в России часто приходится ремонтировать или менять. Разберёмся, из-за чего она выходит из строя, можно ли это предотвратить и как обойтись «малой кровью» при устранении поломки.

Насос насосу рознь

Самое большое распространение на рынке спецтехники и коммерческого транспорта получили механические и магистральные ТНВД в  системе Common Rail. Их отличие в назначении, поясняет заместитель главного конструктора по исследованиям двигателей научно-технического центра «КАМАЗ» Анатолий Карпов: механический предназначен для формирования и подачи через форсунку под высоким давлением необходимой дозированной порции топлива в цилиндр двигателя, магистральный — для создания и  поддержания давления топлива в линии высокого давления.

«Механический ТНВД — это блок из топливных насосов, каждый из которых отвечает за свой цилиндр в двигателе. При этом фактор угла опережения впрыска задаёт положение механического ТНВД. При использовании механического ТНВД доступен лишь 1 впрыск топлива на рабочий такт двигателя, что влияет на мягкость работы двигателя и расход топлива.

В случае с магистральным топливным насосом ситуация несколько иная. Вместо нескольких отдельных насосов установлены один-два, нагнетающие топливо под давлением в общую рампу. Давление нагнетания топлива оценивают датчики. Угол впрыска, количество впрысков на рабочий такт и давление в рампе варьирует электроника управления двигателя, что даёт ряд преимуществ», — говорит региональный менеджер по сервису DAF Trucks Russia Вячеслав Евстропов.

Фактически конструкция магистральных ТНВД проще, там мало подвижных элементов. Хотя сказать, что ломаться там нечему, к  сожалению, нельзя. Как минимум сама нагрузка на топливную магистраль выше.

«Если механический насос подаёт давление около 300 бар, то в современных двигателях John Deere давление может достигать 2500 бар. Естественно, это даёт лучшее сгорание и экономию топлива. Но отсюда вытекают и требования к топливу, поскольку прецизионность этого насоса намного выше, чем механического», — рассказывает технический инструктор John Deere Александр Нилов.

К слову, он упомянул, что, помимо магистральных насосов, в некоторой части моделей двигателей техники компании присутствуют ТНВД под управлением электромагнитов. Они схожи с механическими, но таковыми не являются.

«Механический ТНВД — «сердце и мозг» топливной системы. Его конструкция обеспечивает регулировку момента начала впрыска топлива и  цикловой подачи топлива в режиме пуска, стабилизацию цикловой подачи на установившемся режиме работы двигателя, коррекцию цикловой подачи на  переходных режимах работы ДВС, увеличение топливной подачи на  корректорном режиме (режим работы с перегрузкой). И всё это возможно без применения электронных систем управления.

Количество плунжерных пар рядных ТНВД равно количеству цилиндров самого двигателя. Условно ТНВД можно разделить на две составляющие: секция плунжерных пар и всережимный регулятор. Совокупность вышеперечисленного приводит к логичному выводу: рядный ТНВД — высокотехнологичное, конструктивно сложное изделие с высокими требованиями по точности работы и выполнению основных функций. А кинематическая схема всережимного регулятора способна заставить «взбодриться» даже умудрённого опытом инженера»,  — подчёркивает технический тренер Hitachi Construction Machinery Eurasia Сергей Кузмичёв.

Почему не качает?

«Некачественное топливо является одной из главных, но далеко не единственной причиной выхода из строя ТНВД. Не стоит забывать и  о других элементах топливной системы. Так, из-за несвоевременной замены фильтров в топливный насос высокого давления, который весьма чувствителен к  грязи, могут попасть механические частицы. Важную роль играет также качество фильтра, поэтому необходимо использовать только рекомендованные производителем расходные материалы», — говорит руководитель центра обучения и технической поддержки «Ферронордик» (официальный дилер Volvo CE) Андрей Брызжев.

Среди других причин руководитель сервисного отдела JCB в России и СНГ Семён Костин отмечает повреждённую или загрязнённую заборную трубку в баке, перегнутый или пережатый шланг топливопровода, неработающий сапун топливного бака и подсос воздуха из-за негерметичного топливопровода, а также неисправный насос низкого давления и перегретое топливо.

Вячеслав Евстропов называет распространённым предметом вывода из строя ТНВД мелкодисперсный мусор, напоминая владельцам техники о недопустимости экономии на топливных фильтрах.

«Не менее популярным оказывается эксплуатация двигателей на топливе с высоким содержанием воды. Двигатели с механическими ТНВД могут довольно долго «терпеть» такое топливо, а вот современные топливные системы к этому более чувствительны. Последствия эксплуатации на таком топливе сказываются всегда одинаково — корродирование металла топливных элементов, что особенно критично для прецизионных рабочих пар», — говорит эксперт DAF.

Никуда не делась и естественная выработка деталей топливного насоса, напоминает Анатолий Карпов. Главное, вовремя определить «начало конца», то есть обратить внимание на симптомы, сигнализирующие о проблеме.

«Начальная стадия — та, когда происходит износ деталей, появляются зазоры, и ТНВД не может обеспечить высокого давления при тяжёлых нагрузках. То есть такой двигатель заведётся, но под нагрузкой работать не будет», — указывает Александр Нилов.

Он говорит, что техников John Deere специально обучают, как диагностировать двигатель, рассказывают о шагах диагностики, о том, как за короткое время её провести, чтобы минимизировать простои из-за неработающего ТНВД.

Сергей Кузмичёв уточняет, что, помимо присущих всем видам топливных насосов затруднений, при запуске двигателя и неустойчивой работы, при неисправности механического ТНВД оператор/водитель столкнётся с повышенным расходом топлива и тёмным цветом выхлопных газов после прогрева даже при малой нагрузке.

При этом эксперт говорит, что диагностировать неисправность магистрального насоса проще за счёт автоматизированной системы управления. Большинство отклонений в работе топливной системы Common Rail в целом и, в частности, ТНВД отслеживает система самодиагностики с  отображением кода неисправности. А вот для диагностики механического насоса практически всегда необходимы стендовое оборудование и высококвалифицированный персонал.

Чинить или менять?

Это, наверное, самый волнующий вопрос. Вроде бы в желании сэкономить, заменив вышедший из строя элемент в ТНВД, нет ничего плохого. К тому же предложений о ремонте в интернете полно.

«Характер повреждений может быть разным. Чтобы определить, насколько критична поломка, необходимо провести грамотную диагностику. Это поможет оценить перспективы ремонта. Бывают случаи, когда можно заменить вышедший из строя компонент насоса», — говорит Андрей Брызжев.

По опыту Семёна Костина из JCB, в 90% случаев ремонт ТНВД возможен. А Вячеслав Евстропов уточняет, что вмешательство в этот компонент обусловлен наличием у производителя технических материалов по ремонту, доступностью запасных частей и оборудования для калибровки. Все работы по ремонту или замене должны проводиться только в сервисном центре специалистами, имеющими необходимый уровень квалификации, категоричен заместитель главного конструктора по исследованиям двигателей научно-технического центра «КАМАЗ».

Александр Нилов, в свою очередь, не рекомендует ремонтировать магистральные ТНВД. По его словам, это целесообразно только в случае с механическими насосами, где низкое давление. И то, не всегда. А вот его коллега из Hitachi CM уверен, что если не произошло разрушения деталей и узлов насоса с повреждением корпуса, то в большинстве случаев ремонт возможен для обоих типов ТНВД.

«Магистральный ТНВД более ремонтопригоден, но часто очень сложно найти в свободной продаже запасные части. Рядный механический ТНВД намного сложнее ремонтировать, но для большинства моделей намного проще приобрести ремкомплекты.

Существует большое количество специализированных организаций, предоставляющих услуги по ремонту ТНВД. Заключение о целесообразности ремонта может сделать только специалист с использованием диагностического оборудования, стендовых испытаний и при необходимости разборки с последующей дефектовкой. Для рядных механических ТНВД после ремонта обязательна процедура регулировки и отладки под конкретные мощностные параметры», — утверждает Сергей Кузмичёв.

Он также рекомендует оценить стоимость оригинальных запчастей в ремкомплекте. Если их цена и затраты на ремонт близки к бюджету покупки нового ТНВД, то проще сделать выбор в пользу последнего.

Фото: tuapse.tiu.ru

Естественно, в порыве экономии многие начинают искать аналоги топливного насоса. Их ещё называют взаимозаменяемыми. Опрошенные нами эксперты и тут разделились на два лагеря: одни категорически против применения комплектующих от других производителей, другие, напротив, вполне допускают таковое. Но и те, и другие акцентируют внимание на работниках, которые будут заниматься установкой нового насоса. Анатолий Карпов считает, что если ТНВД взаимозаменяемый, то на качество его работы может оказать влияние только квалификация персонала, проводившего замену.

«Начинающие механики часто забывают об элементарном — это неправильная затяжка крепления насоса, неправильная установка, несоблюдение фазировки насоса. Самая распространённая ошибка — это грязь при монтаже: топливные трубки насоса, которые лежали где-нибудь в грязном ведре, прикручивают без очистки. В итоге новый насос тут же становится старым.

Особых сложностей при замене нет, если грамотно следовать инструкции: все тонкие настройки выполняет электроника. То есть от техника в основном требуется две вещи: соблюсти частоту и правильно выполнить фазировку, то есть поставить насос по метке. На этом основная работа закончена», — рассказывает Александр Нилов.

Андрей Брызжев настоятельно советует не рисковать и обращаться для ремонта или замены только к  официальным дилерам производителей техники.

Сергей Кузьмичёв рекомендует уточнить непосредственно у производителя техники актуальность насоса-аналога для конкретного ДВС, поясняя, что в зависимости от года выпуска заводы по производству двигателей могут менять поставщиков топливных систем и сами помогут вам выбрать аналог. Тем не менее он оговаривает риски.

«Когда рассматривается вопрос установки рядного ТНВД с абсолютно другой машины по принципу «крепления подходят, цилиндров столько же», то этого не рекомендуется делать за исключением случаев, когда машину надо переместить и есть возможность и финансы проверить настройки этого конкретного насоса под параметры вашего двигателя, а также провести необходимые регулировки.

Алгоритм всё тот же: специализированная организация, стенд, квалифицированные специалисты, данные по характеристикам оригинального насоса. Данный способ крайне не  рекомендуется при ежедневной эксплуатации машины. Лучше восстановить исправность родного насоса или приобрести новый.

Для магистральных ТНВД все немного проще. С большой долей вероятности вы не найдете аналога, а попытки установить какой-нибудь похожий насос закончатся неудачей с возможным негативным исходом для других элементов топливной системы», — резюмирует технический тренер Hitachi Construction Machinery Eurasia.

Сергей Кузмичёв, технический тренер Hitachi Construction Machinery Eurasia

«Для такого сложного изделия, как рядный механический ТНВД, характерны поломки, связанные с банальным механическим износом. Со временем изнашиваются зубчатая рейка изменения угла поворота плунжеров, ответные зубчатые секторы самих плунжеров, механизмы всережимного регулятора и т. д. В связи с этим возможно проявление большинства вышеперечисленных симптомов неисправной работы. В тесной связке с первой причиной идет вторая — смазка внутренних деталей насоса.

У большинства рядных механических ТНВД реализовано две схемы смазки: с собственным картером, подразумевающая периодическую замену в нём масла, а также подача масла от системы смазки двигателя. В первом случае многие забывают о замене масла как таковой. Насос долгое время работает без надлежащей смазки, что приводит к его поломке.

Принудительная подача масла от системы смазки двигателя более надёжна, так как не требует особого контроля. Но бывали случаи, когда забивался масло-подающий канал или в насос попадали частицы износа механизмов двигателя, что приводило к неисправности.

Также затрону крайне специфическую причину, способную вывести механический ТНВД
из строя, — самовольные регулировки неквалифицированным персоналом. Довольно часто встречаются случаи, когда оператор или механик без соответствующих знаний и оборудования производит регулировки насоса на машине «на глаз». Чаще всего это не приводит ни к чему хорошему. Для диагностики и настройки рядных механических ТНВД требуются специальный стенд, обученный персонал и ряд данных, которые сложно найти в свободном доступе.

Для магистральных ТНВД механический износ и недостаточная смазка внутренних деталей насоса также являются актуальными причинами неисправности. Однако есть свои особенности, о которых нужно упомянуть. Количество подвижных частей в магистральном ТНВД намного меньше. В то же время нагрузка на плунжерную пару и механизм привода плунжера выше из-за кратно большего давления топлива, которое создаёт насос в системе.

Таким образом, требования к условиям смазки внутренних деталей достаточно высоки. Сама смазка на большинстве насосов осуществляется дизельным топливом. По специальным каналам оно подаётся во внутреннюю полость насоса, формируя небольшое избыточное давление в ней, обеспечивая жидкостное трение в парах контакта сопрягаемых деталей.

Таким образом, формируется ряд требований к дизельному топливу для обеспечения эффективной смазки, а эксплуатирующая технику организация должна чётко соблюдать два главных условия. Первое — не применять керосин или иные нерекомендованные присадки для снижения вязкости топлива в зимний период. Всегда использовать сезонное горючее, что убережёт от огромного количества проблем. Второе — не эксплуатировать технику, если на дисплее появилась информация о перегреве топлива.

Также у магистрального ТНВД причиной выхода из строя может стать поломка вспомогательного клапана регулировки подачи топлива. В этом случае насос сохраняет работоспособность, но нарушается алгоритм работы, так как в этом случае невозможно изменять количество горючего, которое насос подаёт в систему. Общая и самая частая причина многих неисправностей ТНВД — некачественное дизельное топливо. Многие сейчас подумают, что речь пойдёт о содержании серы и её негативном влиянии. Разочарую, вовсе нет.

Повышенное содержание серы в топливе создаёт ряд негативных факторов, которые больше вредят цилиндро-поршневой группе, ускоряют деградацию моторного масла, плохо влияют на экологию и крайне быстро выводят из строя системы дополнительной обработки выхлопных газов на двигателях, соответствующих современным стандартам норм выхлопа. Но самым губительным может быть наличие в дизельном топливе механических примесей и воды. Это не позволяет ТНВД работать надёжно в течение многих часов. Коррозионный и абразивный механический износ плунжерных пар, вызванный указанными выше примесями, — одна из самых частых причин выхода ТНВД из строя».

Подготовил Артём Щетников

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

DAF | Hitachi | JCB | John Deere | Volvo | КАМАЗ | Топливный насос высокого давления

Электронные системы управления рядными ТНВД

28.11.2014 /
25.04.2018

  •  

76335 /
35026

Рядный ТНВД с электронным управлением. Общий вид рядного ТНВД с электронным управлением: 1 – гильза; 2 – втулка управления; 3 – рейка подачи топлива; 4 –плунжер; 5 – кулачковый вал; 6 – электромагнитный клапан начала подачи топлива; 7 – вал управления регулирующей втулкой; 8 – электромагнитный регулятор количества топлива; 9 – индуктивный датчик положения рейки; 10 – вилочное соединение; 11 – диск; 12 – топливоподкачивающий насос.

Как и в обычном рядном ТНВД, оснащенном механическим регулятором, количество впрыскиваемого топлива является функцией положения управляющей рейки подачи топлива 3 и частоты вращения вала привода ТНВД. Управление рейкой осуществляется с помощью специального электромагнитного регулятора количества топлива 8, присоединенного непосредственно к ТНВД. Электромагнитный регулятор состоит из катушки и сердечника, воздействующего на рейку ТНВД.

Положение рейки насоса определяется индуктивным датчиком положения рейки 9, закрепленным на ней. В катушку электромагнитного регулятора, в зависимости от сигналов входных датчиков температуры двигателя, частоты вращения вала насоса, положения педали управления рейкой и др. от блока управления поступает ток возбуждения различной величины. При этом сердечник регулятора, втягиваясь под воздействием магнитного поля, воздействует на рейку насоса преодолевая усилие пружины, изменяя количество впрыскиваемого топлива.

С увеличением силы тока поступаемого от блока управления, сердечник, втягиваясь на большую величину и воздействуя на рейку, увеличивает подачу топлива. При отключении соленоида пружина прижимает рейку в положение остановки двигателя и прекращает подачу топлива.

На кулачковом валу ТНВД устанавливается зубчатое колесо, которое при вращении подает импульсы на индуктивный измерительный преоб­разователь. Электронный блок управления использует импульсные ин­тервалы для вычисления частоты вра­щения коленчатого вала двигателя.

Датчик положения рейки подает сигналы для различных устройств на двигателе и автомобиле:

• сигнал о моменте переключения передач для гидравлической коробки передач; сигнал для подачи максимальной порции топлива скоординированной с давлением наддува для соблюдения норм на дымность отработавших газов;
• сигнал о нагрузке, как указание момента переключения для переключения передач в механической коробке передач;
• сигнал для измерения расхода топлива;
• сигнал для запуска рецеркуляции отработавших газов;
• сигнал диагностики и др.

Датчик положения рейки 1 – контрольная катушка; 2 – сердечник; 3 – короткозамкнутое подвижный контур; 4 – рейка; 5 – лыска; 6 – возвратная пружина; 7 – измерительная катушка; 8 – магнитопровод; 9 – неподвижный контур

Датчик состоит из пластинчатого стального сердечника 2 с двумя наружными открытыми концами. На одном конце закреплена измерительная катушка 7, которая запитывается переменным током 10 кГц, на другом конце контрольная катушка 1. Короткозамкнутый подвижный контур 3, предназначенный для регистрации хода рейки крепится к ней. Датчик хода рейки соединен с блоком управления.

Принцип работы датчика состоит в том, что короткозамкнутый неподвижный контур 9, окружающее конец сердечника, экранирует переменное магнитное поле (индукцию), вырабатываемое контрольной катушкой 1. Распространение магнитного поля ограничивается пространством между катушкой и короткозамкнутым кольцом. Учитывая то, что короткозамкнутое подвижное кольцо перемещается вместе с рейкой и изменяет своё положение относительно измерительной катушки, магнитное поле воздействующее на измерительную обмотку изменяется. Реагирующая цепь преобразует отношение индукции измерительной катушки 7 к индукции контрольной катушки 1 в отношении напряжений, которые пропорциональны ходу рейки. Величина измеряемого напряжения постоянно сравнивается с напряжением контрольной катушки. Датчик информирует о текущем положении рейки с точностью 0,2 мм.

Электронный блок управления сравнивает частоту вращения и другие параметры работы двигателя с целью определения оптимального ко­личества подаваемого топлива (выра­жаемого как функция положения рей­ки). С помощью электронного контрол­лера сравнивается положение рейки насоса с конкретной точкой для опре­деления значения тока возбуждения соленоида, который сжимает возврат­ную пружину. Когда отклонения опре­деляются, регулируется ток возбужде­ния, обеспечивая смещение рейки насо­са к более точному положению.

Подача топлива к форсункам принципиально не отличается от механических ТНВД. Однако в насосах с электронным управлением отсутствует муфта опережения впрыска и в них угол опережения впрыска управляется по сигналам, подаваемым от блока управления в электромагнитный клапан начала подачи топлива. В зависимости от величины силы тока поступающего в катушку электромагнитного клапана начала подачи топлива 6 (рис. ), его сердечник, преодолевая сопротивление пружины, втягивается в катушку на определенную величину, поворачивая при этом вал управления 7 регулирующей втулкой. В свою очередь вал управления связан с втулкой управления. При повороте вала управляющая втулка может приподниматься или опускаться. При обесточивании электромагнитного клапана вал под воздействием пружины переводит втулки в верхнее положение (поздний впрыск).

Начало подачи может регулироваться при изменении положения втулок в пределах до 40° поворота коленчатого вала. Принцип работы прецизионных деталей гильзы, плунжера и управляющей втулки показан на рисунке.

Принцип работы плунжерной пары с управляющей втулкой. a – НМТ плунжера; b – начало подачи топлива; c – завершение подачи топлива; d – ВМТ плунжера; h2 – предварительный ход; h3 – полезный ход; h4 – холостой ход; 1 – нагнетательный клапан; 2 – полость высокого давления; 3 – втулка плунжера; 4 – управляющая втулка; 5 – винтовая канавка плунжера; 6 – распределительное отверстие в плунжере; 7 – плунжер; 8 – пружина плунжера; 9 – роликовый толкатель; 10 – кулачок; 11 – разгрузочное отверстие; 12 – камера низкого давления.

Плунжер кроме обычной спиральной канавки изменяющей подаваемую порцию топлива к форсункам имеет распределительное отверстие 6, которое может быть закрыто или открыто управляющей втулкой 4. При движении плунжера вниз топливо поступает в надплунжерное пространство.

При движении плунжера 7 вверх, до тех пор, пока распределительное отверстие 6 находится в полости всасывания камеры низкого давления 12, давление в полости нагнетания 2 выравнивается с давлением во всасывающей полости через центральный канал.

Как только распределительное отверстие 6 плунжера перекрывается кромкой управляющей втулки 4 полость всасывания и полость высокого давления разобщаются (рис b) и давление в полости нагнетания начинает расти. После того как под воздействием высокого давления открывается нагнетательный клапан 1, давление в трубопроводе высокого давления растет до величины открытия иглы форсунки (начало впрыска).

Впрыск продолжается при движении плунжера вверх пока кромка спиральной канавки 5 не достигнет разгрузочного отверстия 11 (рис. с) в управляющей втулке 4. После этого давление в полостях выравнивается, и нагнетательный клапан 1 под воздействием пружины и давления топлива закрывается.

Регулирование начала впрыска топлива зависит от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки на двигатель и его температуры. Начало впрыска топлива зависит от положения управляющей втулки, размещенной в кольцевой выточке гильзы. Изменение начала впрыска происходит одновременно во всех секциях насоса за счет поднятия или опускания управляющих втулок. Начало впрыска топлива зависит от положения управляющей втулки, так как нагнетание может произойти только после перекрытия распределительного отверстия плунжера 6, в противном случае топливо через вертикальный канал и отверстие 6 будет вытесняться полость 12 и давление в надплунжерном пространстве возрастать не будет. В момент перекрытия отверстия 6 полость в надплунжерным пространством становится герметичной и давление топлива начинает резко возрастать, открывая при этом нагнетательный клапан. Если втулка находится относительно отверстия плунжера 6 выше, впрыск начинается позже, так как позже будет перекрываться окно плунжера. При более низком положении втулки относительно окна плунжера перекрытие окна плунжера будет более ранним и впрыск начинается раньше. Ход втулки составляет около 5,5 мм при изменении угла опережения впрыска топлива 12° по углу поворота коленчатого вала.

Регулирование количества подаваемого топлива осуществляется как и у обычных механических ТНВД поворотом плунжера 7, на котором распределительное отверстие 6 соединено с винтовой канавкой 5 плунжера. Если плунжер повернут на небольшой угол, количество подаваемого топлива будет малым, так как спиральная канавка очень быстро после закрытия распределительного отверстие в плунжере 6 управляющей втулкой достигает разгрузочного отверстия 11 втулки. При большем повороте плунжера подача топлива соответственно увеличивается.

Прекращение подачи топлива осуществляется при останове двигателя. При этом плунжер устанавливается в такое положение, при котором в любой позиции между мертвыми точками полости всасывания и нагнетания соединены через центральное отверстие плунжера.

Основные неисправности рядных электронных ТНВД и их причины.

• Большинство неисправностей электронных рядных ТНВД, аналогичны механическим рядным ТНВД. Отличительными особенностями являются неисправности электронной части насоса.
• Двигатель не запускается. Повреждена обмотка электромагнитного регулятора количества топлива; неисправность блока управления; остальные неисправности характерные как и для механических рядных ТНВД.
• Блок управления двигателя включает программу аварийной работы, двигатель не развивает полной мощности. Замыкание обмоток катушек индуктивного датчика положения рейки или индуктивного датчика частоты вращения кулачкового вала ТНВД.
• Неправильное измерение частоты вращения. Биение зубчатого колеса импульсов более 0,03 мм.

00:4922.05.2013

Проверка механизма опережения на ТНВД H типа с дополнительной втулкой

Для определения работоспособности электромагнита опережения, регулировки втулок опережения, рекомендую выкрутить с регулятора заглушку, вставить внутрь отвёртку, упёршись в сам сердечник электромагнита и прогазовывать, наблюдая за перемещением вниз электромагнита. Чем раньше зажигание, тем ниже перемещается электромагнит. Можно также вручную делать зажигание раньше, имея достаточный опыт в работе дизельных двигателей.

Рекомендуем посетить раздел:

механических против. Электрические топливные насосы — что подходит именно вам?

 

В более простые времена карбюраторы полагались на механические топливные насосы, а для двигателей EFI требовались электрические насосы высокого давления. Все уже не так просто, потому что времена определенно изменились. Даже самые чудовищные электрические насосы могут изо всех сил пытаться идти в ногу с сегодняшним урожаем двигателей Outlaw и Pro Mod с принудительной индукцией EFI мощностью более 3000 лошадиных сил.

На этом уровне механические насосы с ременным приводом являются нормой. На противоположном конце спектра рост числа замен двигателей последних моделей увеличил популярность электрических топливных насосов с умеренными уровнями мощности, которые обычно ассоциируются с механическими насосами. В промежутке между этими двумя крайностями типичное применение на улице/в полосе может обойтись либо электрическим, либо механическим насосом. Итак, что подходит для вашего автомобиля?

Механический и электрический

Хотя механические и электрические топливные насосы имеют свои плюсы и минусы, иногда все сводится к практичности. «Очевидные преимущества механического насоса заключаются в том, что он не издает шума и не требует дополнительных водопроводов или проводов. Это большой плюс», — объясняет Зак Бейкер из Quick Fuel Technology. «Однако в наши дни мы начинаем видеть, как люди меняют карбюраторные двигатели GM LS, модифицированные двигатели Ford и даже большие блоки Chevy последних моделей на старые маслкары. Поскольку эти двигатели были инжекторными с завода, они никогда не приходили с начальниками, чтобы установить механический насос на блоке. Для этих применений QFT предлагает линейку небольших электрических топливных насосов, которые очень тихие, надежные и безопасные для использования на улице».

Доступные для двигателей Chevy, Ford и Chrysler с малым и большим блоком, механические топливные насосы QFT со скоростью 110 галлонов в час могут поддерживать мощность до 350 л.с. Встроенные запорные клапаны, настроенные на 6,5–8 фунтов на квадратный дюйм, устраняют необходимость в отдельном регуляторе давления. QFT также предлагает агрегаты со скоростью 130 галлонов в час для малоблочных автомобилей Chevy мощностью более 400 л.с.

Литые электрические топливные насосы QFT начального уровня могут быть компактными по размеру, но они могут поддерживать до 750 лошадиных сил. Помимо этого уровня, QFT рекомендует перейти на электрический насос для заготовок большой мощности. При производительности в диапазоне от 230 до 427 галлонов в час (GPH) насосы QFT серии Pro могут развивать мощность от 800 до 2500 л.с. Помимо впечатляющих скоростей потока, оптимизация производительности и надежности топливного насоса требует подбора правильного насоса для правильного применения.

«Все наши электрические насосы с производительностью 175 галлонов в час или меньше очень удобны для использования на улице», — добавляет Бейкер. «Наши насосы серии Pro разработаны для очень требовательных приложений для дрэг-рейсинга. Уличное использование этих насосов должно быть очень ограниченным».

Поскольку разные любители хот-родов по-разному интерпретируют понятие «очень ограничено», у QFT есть простой совет для тех, кто любит выходить за рамки возможного. «В наши дни люди нередко развивают мощность более 1000 лошадиных сил», — говорит Бейкер. «При таком уровне мощности с одним из наших насосов серии Pro можно съездить в Соник и съесть гамбургер, но вы определенно не хотите ехать через всю страну. Любой из наших насосов со скоростью 230 и более галлонов в час предназначен в первую очередь для использования в дрэг-рейсинге».

Идеальные для замены двигателей GM LS и Ford, литые алюминиевые электрические насосы QFT обеспечивают большой поток в компактном корпусе. Доступные в моделях 105, 125 и 155 галлонов в час, эти агрегаты могут поддерживать мощность 350-700 л.с. Монтажное оборудование входит в комплект, и они потребляют всего четыре ампера тока.

Повышение надежности

QFT Pro Series

Топливные насосы QFT Pro Series, предназначенные для дрэг-рейсинга, отличаются высочайшей надежностью и производительностью и предлагаются в моделях со скоростью 230, 260, 300 и 427 галлонов в час. Совместимые с бензином, спиртом и E85, эти насосы могут поддерживать мощность от 800 до 2500 л.с.

Даже лучшие электрические топливные насосы на рынке не прощают ошибок при установке. К счастью, немного здравого смысла помогает максимально повысить надежность насоса. «Попытка запустить насос за 400 долларов от тумблера за 2 доллара не будет работать очень долго. Вы всегда хотите подключить насос через реле», — советует Бейкер. «Установите насос близко к баку и ниже уровня подачи топлива, чтобы убедиться, что он правильно питается самотеком. Кроме того, обязательно следуйте рекомендациям производителя по размеру топливопровода. Сопоставление линии подачи -12AN с линией возврата -6AN не будет работать очень хорошо. Все наши насосы серии Pro имеют входы и выходы -10AN».

Несмотря на то, что конструкция алюминиевых заготовок серии Pro повышает надежность снаружи, каждый внутренний компонент также был оптимизирован для обеспечения надежности внутри. В насосах серии Pro используется проверенная конструкция с шестью лопастями, а также обмотки с эпоксидным покрытием для увеличения срока службы двигателя. Основание насоса встроено в нижнюю часть двигателя для улучшения уплотнения насоса и центровки вала, а встроенный перепускной клапан устраняет кавитацию в насосе и стабилизирует поток топлива.

Не менее важна конструкция самого основного насосного механизма. «Роторные и лопастные насосы очень надежны и существуют всегда», — говорит Бейкер. «Мы предпочитаем использовать его, а не героторную конструкцию, потому что если в насосе с g-ротором попадет кусок песка или мусора, все готово. Роторные и лопастные насосы, которые мы используем, пуленепробиваемые, и вы, вероятно, сможете откачивать воду из своего подвала с помощью одного из них».

Несмотря на то, что электрический насос QFT со скоростью 175 галлонов в час выглядит как предназначенный только для гонок, он будет надежно работать на улице. Он оснащен входом и выходом -8AN, встроенным байпасным регулятором давления и встроенным портом для манометра.

 

Системы насос-форсунок и насосов

Системы насосов-форсунок и насосов

Магди К. Хайр, Ханну Яаскеляйнен

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : В системах впрыска насос-форсунка и насос-форсунка отдельный насос обслуживает каждый цилиндр двигателя. Когда-то система с насос-форсунками могла развивать самое высокое давление впрыска среди всех типов систем впрыска. В то время как были разработаны усовершенствованные системы насос-форсунок с электронным управлением с возможностью многократного впрыска и регулирования скорости, насос-форсунки постепенно заменяются технологией Common Rail.

• Введение
• Система насос-форсунок
• Насосная установка

В системах с насос-форсунками (UI) и насосами-насосами (UP) каждый цилиндр двигателя обслуживается отдельным насосным элементом впрыска или насосом высокого давления, расположенным в непосредственной близости от цилиндра. Системы с насосным агрегатом (UP) позволяют использовать короткие топливопроводы высокого давления за счет расположения насоса рядом с форсункой. Объединение насосного элемента и форсунки в один узел, как в системах с насос-форсунками (UI), позволяет полностью исключить эти линии. Исключение или уменьшение длины топливопроводов высокого давления в системах впрыска UI/UP дает два преимущества:

• Уменьшение проблем с динамикой трубопровода : проблемы с динамикой трубопровода в системах насос-форсунок/насосных насосов вызывают меньше проблем, чем в их аналогах насос-линия-форсунка (P-L-N). Возможность суперпозиции волн, которая беспокоила системы P-L-N, вызывая повторные инъекции и способствуя задержке инъекции, значительно снижается. Тем не менее, следует отметить, что проблемы с динамикой трубопровода, возникающие в узких каналах насос-форсунок, все же могут модулировать скорость впрыска 9.0071 [371] .
• Более высокое давление впрыска : система UI традиционно имеет самое высокое давление впрыска среди всех типов систем впрыска. В начале 2000-х системы UI могли выдерживать давление 200 МПа по сравнению со 160 МПа в системах Common Rail. С тех пор пиковые значения давления впрыска в системе UI/UP выросли до 250 МПа для некоторых приложений 2007 модельного года.

Что касается давления топлива, следует отметить, что давление в системе впрыска топлива Common Rail также возросло, а в некоторых системах достигло или превысило давление, доступное в системах UI/UP. Хотя нет никаких технических причин, препятствующих дальнейшему росту давления UI/UP, производители двигателей все чаще используют системы Common Rail в приложениях, в которых традиционно доминируют системы UI/UP. По этой причине системы UI/UP, скорее всего, не претерпят существенного развития за пределами их текущих пиковых давлений около 250 МПа.

Обе системы UI и UP приводятся в действие распределительным валом двигателя. В одной общей конструкции механической системы управление подачей топлива обычно достигалось вращением насосного элемента (плунжера) так же, как это делается в системах P-L-N. С внедрением электроники в дизельные двигатели были разработаны системы с электронным насосом-форсункой (EUI) и с электронным насосом-насосом (EUP). В них используется переливной клапан с электромагнитным управлением для контроля подачи топлива.

Благодаря наличию топливопроводов насосную систему можно отнести к варианту системы впрыска P-L-N. Однако конструкция систем насос-форсунок и насос-форсунок часто одинакова, что делает удобным обсуждение этих систем вместе. На самом деле, некоторые производители предлагают свои системы впрыска как в версии UI, так и в версии UP (сравните рисунок 4 и рисунок 11).

Коммерческое применение насос-форсунок началось в 1930-х годах на Winton (дочерняя компания GM) и дизельных двигателях GM. Winton продолжал поставлять двигатели Electro-Motive Corporation (EMC), в то время как GM передала производство дизельных двигателей своему Detroit Diesel Division. Линейка двухтактных двигателей Detroit Diesel Corporation является одним из наиболее известных применений технологии насос-форсунок. С 1930-х до середины 1980-х годов компания Detroit Diesel использовала механические насос-форсунки. В 1985, двухтактный двигатель Detroit Diesel Series 92 стал первым дизельным двигателем большой мощности, в котором используется насос-форсунка с электронным управлением [2151] . С момента введения электронного управления насос-форсунки продолжали развиваться, достигая более высокого уровня сложности. Эволюция легких и тяжелых машин шла разными путями.

Возможно, самой передовой конструкцией насос-форсунки для легких условий эксплуатации является инжектор PPD, который некоторое время производился Volkswagen Mechatronic (совместное предприятие Volkswagen и Siemens VDO), начиная с 2004 года, для приложений Euro 4 2006 модельного года. В этом инжекторе использовался пьезоэлектрический привод, и он мог выполнять до 2 пилотных и 2 вторичных впрыска в дополнение к основному впрыску. Однако это произошло в то время, когда системы Common Rail уже закрепились в легковых автомобилях и быстро набирали популярность. Инжектор PPD не мог конкурировать с системами Common Rail и был снят с производства вскоре после его запуска. Начиная с 2007 года он был заменен на Common Rail для приложений Евро 5. С тех пор системы Common Rail стали предпочтительным выбором для двигателей малой грузоподъемности, а насос-форсунки быстро исчезают из новых конструкций двигателей.

Электронные насос-форсунки продолжали развиваться для тяжелых условий эксплуатации. Эволюция некоторых из этих конструкций описана в статье о системах впрыска в двигателях HD. Вершиной конструкции насос-форсунок для тяжелых условий эксплуатации являются двухклапанные конструкции форсунок Delphi E3 и Caterpillar MEUI-C для двигателей, отвечающих стандартам выбросов на дорогах Агентства по охране окружающей среды США 2007 года.