Плунжерная пара в дизельном двигателе – что это?

Содержание
  1. Устройство плунжерного насоса
  2. Основные особенности и виды плунжерных агрегатов
  3. Основные сферы применения
  4. Как работает плунжерный насос, как он выглядит
  5. Виды плунжерных насосов
  6. Трехплунжерные насосы
  7. Устройство плунжерного насоса
  8. Аксиальный плунжерный насос
  9. Плунжерный насос высокого давления
  10. В чем отличие плунжерных насосов от поршневых
  11. Достоинства плунжерных насосов
  12. Расчет подачи плунжерного насоса
  13. Плунжеры в ТНВД
  14. Как самому определить неисправность плунжерных пар
  15. Особенности эксплуатации плунжерных пар топливного насоса
  16. Индикаторная диаграмма плунжерного насоса
  17. Меры предосторожности при сборке, установке и запуске плунжерного насоса
  18. Изготовление насоса высокого давления своими руками
  19. Основные характеристики плунжерных насосов
  20. Дополнительные возможности
  21. Плунжерная пара (основной вариант)
  22. Плунжерная пара с каналом возврата утечек топлива
  23. Нагнетательные клапаны
  24. Клапан постоянного объема без ограничения обратного потока
  25. Клапан постоянного объема с ограничением обратного потока
  26. Преимущества и недостатки поршеного и плунжерного насоса
  27. Износ плунжерной пары
  28. О нагнетательном клапане
  29. Эксплуатация детали
  30. Признаки неисправности
  31. Неисправности и их причины
  32. Как определить проблему
  33. Эксплуатационные особенности
  34. Подведение итогов

Устройство плунжерного насоса

Плунжерный насос, действительно, по принципу действия и часто даже по внешнему вижу очень напоминает поршневой. Устройство плунжерного насоса, на первый взгляд, такое же – внутри цилиндрической рабочей камеры взад-вперёд перемещается некий массивный элемент (поршень или плунжер), в результате чего в камеру насоса засасывается жидкость и затем выбрасывается наружу. Чтобы жидкость двигалась в правильном направлении – из ёмкости в насос и далее из насоса в другую ёмкость или в систему подачи – конструкция плунжерного насоса, точно так же, как и у поршневого, предусматривает наличие двух клапанов, впускного и выпускного (они же – клапаны забора и сброса).

Первый клапан плунжерного насоса открывает жидкости дорогу в насос при «всасывающем» такте; выпускной клапан при этом плотно закрыт. При «выталкивающем» такте ситуация диаметрально противоположная – путь для жидкости открыт исключительно сквозь выпускной клапан.

В несколько упрощённом варианте принцип работы плунжерного насоса (и поршневого, соответственно) отлично поймёт любой человек, хоть раз накачивавший колесо велосипеда или автомобиля ручным или ножным насосом.

Основные особенности и виды плунжерных агрегатов

По исполнению, специфике работы и строению насос плунжерного типа похож на поршневой агрегат. Наличие специального поршня, в виде плунжера, является главной отличительной чертой плунжерных от поршневых. Из-за создания высокого давления в системе насосы плунжерного типа не применяются в быту.

Свое главное применение установки повышенного давления нашли в химической и нефтеперерабатывающей отраслях. Использование таких устройств позволяет смешивать с высокой точностью компоненты растворов в необходимых для процесса пропорциях, что очень удобно в производственных процессах. Конструктивным особенностям этих насосов присущи различия, и поэтому плунжерные устройства подразделяются на:

  • объемные;
  • необъемные.

Из-за определенной специфики работы плунжерный насосный агрегат изготавливают износостойким, герметичным, прочным и обеспечивающим непрерывную и надежную работу плунжером.

Эти агрегаты относятся к высокопроизводительным устройствам, обладающим высоким КПД, который составляет до 90%. По свойствам конструктивных особенностей плунжерные устройства классифицируются на виды:

  • вертикальные;
  • горизонтальные;
  • ручной;
  • автоматический;
  • многоплунжерный;
  • многоцилиндровый;
  • с герметизированными цилиндрами.

Плунжерный насос HAWK 610003

Плунжерные насосы обладают рядом преимуществ над аналогами, которые четко выделяются:

  • досконально проработана система смазки и имеет хороший доступ для потребителя;
  • благодаря конструктивному исполнению, есть возможность изменения параметров и характеристик под заказчика;
  • обладают понятным и простым управлением аппарата, а так же простой в установке;
  • существует возможность выполнять увеличение либо уменьшение рабочего давления в гидравлической системе путем изменения количества групп поршней.

Основные сферы применения

  1. В химической промышленности для изготовления химических веществ, которые не вступают в химическую реакцию с металлом.
  2. В химической промышленности для бурения скважин и транспортировки и последующей переработки нефтепродуктов.
  3. В энергетики для изготовления электроприводов для парогенераторов.
  4. Для оборудования с гидравлическим приводом в машиностроении.
  5. В коммунальных хозяйствам для выполнения ремонтных работ, связанных с гидравлическими коммуникациями.
  6. В аппаратах, выполняющих обратный осмос, предназначенных для пищевой промышленности.
  7. Плунжерный насос высокого давления для воды применяется для автомоек.

Как работает плунжерный насос, как он выглядит

Что такое плунжерный насос? Это насос объемного действия. То есть давление жидкости создается за счет изменения объема камеры. Когда объем камеры растет, в ней создается разряжение, жидкость всасывается. Когда объем уменьшается, жидкость сжимается, давление растет.


Схема работы плунжерного насоса

На рисунке мы видим наличие клапанов. Плунжер идет вправо – всасывание – подымается впускной клапан, закрывается выпускной. Вода заполняет камеру. Плунжер идет влево – нагнетание – запирается впускной клапан, поднимается выпускной. Вода устремляется по назначению.

Этот же принцип используется в поршневых насосах. Отличие насосов друг от друга заключается в нагнетающем элементе. В поршневых насосах работает поршень. В плунжерных – плунжер. В поршневых насосах самая ценная деталь – цилиндр в котором ходит поршень. К изготовлению этого элемента предъявляют большие требования. А именно, внутренний диаметр должен быть в жестком допуске по всей длине.

В плунжерном – жесткий допуск на изготовления наружной поверхности цилиндра. Чего достигнуть намного легче с технической точки зрения, чем расточка и доводка внутреннего диаметра.

Виды плунжерных насосов

Главное преимущество плунжерных насосов перед поршневыми – точность изготовления наружного диаметра цилиндра намного выше точности изготовления внутреннего диаметра. Допуски на плунжер достигают 2 – 3 мкм. Благодаря таким минимальным зазорам достигается большое давление и высокое КПД, намного больше, чем у поршневых насосов.

В зависимости от компоновки главных деталей плунжерные насосы бывают:

  • одноцилиндровые;
  • многоцилиндровые;
  • вертикальные;
  • горизонтальные;
  • с постоянной производительностью;
  • с переменной производительностью;
  • ручные;
  • автоматические.

Плунжерные насосы – агрегаты высокого давления. Поэтому они не нашли применения в быту. Простота изготовления делает их надежными механизмами, которые широко применяются в различных сферах народного хозяйства:

  1. В нефтяной промышленности (станки качалки, буровые насосы и другие).
  2. В химической промышленности, для перекачки химрастворов.
  3. В энергетике – приводы парогенераторов, насосы в АЭС.
  4. В машиностроении – для обеспечения давления в гидроприводах.
  5. В автомойках – для создания сильного напора воды.
  6. В коммунальном хозяйстве – в гидравлических сетях.
  7. В пищевой промышленности – для систем обратного осмоса.

Трехплунжерные насосы

Наука и промышленность развиваются и исходя из практики, научных исследований, анализа конструкционных особенностей насосов и т.д., были спроектированы и внедрены в производство малогабаритные унифицированные трехплунжерные насосы.

Трехплунжерный насос — это насос четвертого поколения типа НПГ. От предыдущих поколений эти устройства отличаются диаметром главного элемента (плунжера), гидравлической коробкой и свойствами клапанных узлов системы. Такие системы для повышенного давления обычно имеют базовую комплектацию:

  • датчики давления, сигнализации и манометры давления;
  • предохранительный клапан;
  • запорную или стопорную арматуру;
  • фильтр для очистки воды;
  • шестерный масляный насос
  • систему для охлаждения жидкости;
  • предохранительный клапан.

Устройство плунжерного насоса

Разберем устройство насосов плунжерного типа на примере дозировочного насоса.


Одноплунжерный дозировочный насос

Электродвигатель – 1 вращает червяк — 2, который крепится к валу двигателя муфтой. В зацеплении с червяком находится червячное колесо — 3. К этому колесу присоединен эксцентрик – 4, который может находится ближе или дальше от центра червячного колеса. Положение эксцентрика легко регулируется механически. На эксцентрик одет шатун -5, который толкает плунжер – 6.

Всасывающий клапан-шар — 7 открывается, когда плунжер идет влево. Вода заливает цилиндр — 9. В следующей фазе движения плунжера, объем камеры сокращается, всасывающий клапан опускается, нагнетающий – 8 подымается. Вода идет к потребителю.

[2]

Ход плунжера изменяется в зависимости от положения эксцентрика. Если эксцентрик установлен в центре червячного колеса, то ход вытеснителя (плунжера) равен нулю. При максимальном удалении от центра, ход вытеснителя максимальный. То есть производительность насоса можно менять от нуля до максимума. Поэтому он называется дозировочным.

Аксиальный плунжерный насос


Схема аксиально-плунжерного насоса

Надо отметить, что аксиальный плунжерный насос часто называют аксиально-поршневым. Два этих термина описывают один и тот же механизм. Аксиальный указывает на то, что цилиндры расположены вдоль оси бока цилиндров.

Упорный диск — 1 вращается на оси — 2, которая находится под углом к оси блока цилиндров. Сферическая головка шатуна — 3 соединена с упорным диском. Когда диск вращается, шатуны — 4, следуя за головкой — 3, выдвигают и задвигают поршня (плунжеры) — 6, что приводит к всасыванию и нагнетанию воды через отверстия золотника распределителя — 7. Количество поршней бывает от 5 до 9.

У некоторых насосов угол γ можно менять произвольно. Соответственно меняется производительность насоса. Чем он больше, тем больше производительность. Угол оси упорного круга к оси блока не может быть больше 45 градусов.

На схеме показан насос у которого ведущий вал вращает упорный диск. Блок цилиндров неподвижен. Также применяют аксиально-плунжерные насосы, у которых крутиться блок цилиндров, а упорных диск неподвижен.

Плунжерный насос высокого давления

Простота конструкции плунжерных насосов делает их незаменимыми во многих отраслях промышленности. Компактные, недорогие, долговечные. Простое обслуживание. Давление от 100 до 3000 атм. Производительность от 200 до 3000 литров в минуту.

Изготавливают как стационарные, так и передвижные установки на шасси автомобиля. Применяют специальные антивибрационные опоры, которые гасят колебания насоса.

Привод насоса – электрический или ДВС.

Трансмиссия – упругая муфта, клиноременная передача – для электрического мотора.

Карданный вал или муфта сцепления – для ДВС.

Предохранительные устройства для недопущения превышения выше допустимых давления и температуры – стабилизаторы всасывания.

Самоочищающиеся фильтры – важный компонент насосной установки.

В чем отличие плунжерных насосов от поршневых

По принципу работы и гидравлическим характеристикам плунжерные машины схожи с поршневыми насосами. Различие заключается в конструкции рабочих органов, в отличие от поршня, плунжер движется не касаясь стенок рабочей камеры, герметичность камеры обеспечивается неподвижным уплотняющим сальником, расположенным в корпусе насоса.

Достоинства плунжерных насосов

По сравнению с поршневым насосом плунжерный обладает следующими преимуществами:

  • Обработка наружной поверхности плунжера технологически проще, чем обработка внутренней поверхности гильзы.
  • Замена наружного неподвижного уплотнения осуществляется легче, чем подвижного поршневого.

Расчет подачи плунжерного насоса

Идеальная подача плунжерного насоса определяется объемом вытеснителя, частотой вращения приводного вала.

Qи=V×n=S×h×n
  • где V – эффективный объем плунжера;
  • S – площадь поперечного сечения плунжера;
  • h – ход плунжера;
  • n – частота вращения

Для расчета реальной подачи необхоимо учесть объемный КПД насоса:

Q=Qи×ηоб

Если в насосе несколько качающих узлов, то рассчитанную подачу необходимо умножить на количество узлов.

Плунжеры в ТНВД

Топливный насос, а точнее насос высокого давления, устанавливается на дизельные моторы и предназначен для того, чтобы подавать топливо под высоким давлением. Именно повышенные параметры давления дают понять, для чего здесь нужен плунжер. Тут применяется плунжерная пара, которую справедливо называют одним из ключевых компонентов насоса.

Эта пара состоит из втулки и самого плунжера. Последний выполнен в виде длинного поршня цилиндрической формы. Он движется внутри втулки при работе насоса. Плунжер, установленный в автомобиле в узле насоса, осуществляет возвратно-поступательные движения, тем самым нагнетая и всасывая горючее.

На втулке этой пары предусмотрены специальные отверстия. С их помощью горючее оказывается в устройстве для нагнетания. Параллельно плунжер (вытеснитель) выступает в роли регулятора, дозирующего количество топлива.

Всё это говорит о том, что пара способна точно отмерить объём топлива, подаваемого внутрь цилиндров ДВС, создаёт требуемые параметры давления в конкретный момент подачи жидкости. Чтобы пара могла выполнять возложенные функции, к элементам предъявляются повышенные специальные требования.

Здесь речь идёт о таких требованиях:

  • для изготовления поверхности втулки применяются высокопрочные материалы;
  • для плунжеров также должны использоваться материалы высокой прочности с дополнительной закалкой;
  • пара проходит процесс термозакалки в заводских условиях;
  • в зависимости от технологий, твёрдость может составлять от 58 до 75 единиц;
  • пара обязана обеспечивать свободный ход с одновременным исключением даже незначительных утечек рабочей жидкости;
  • зазор между втулкой и плунжером не должен превышать 1-3 мкм;
  • каждая деталь подбирается индивидуально;
  • после подбора втулок к вытеснителям, выполняется их дополнительная подгонка.

Именно так достигается нужный эксплуатационный эффект. И здесь наблюдается ощутимая разница между поршнем, поскольку последний не предназначен для работы в условиях создания повышенного давления. Плунжер с такими задачами справляется великолепно.

Как самому определить неисправность плунжерных пар

Неполадки, связанные с плунжерными парами, проявляются в виде затрудненного пуска дизельного двигателя. Также после запуска обороты дизеля могут плавать, двигатель работает неустойчиво и «троит». Также может быть отмечен повышенный уровень шума или даже стук плунжеров во время работы ТНВД.

Под нагрузкой дизель теряет мощность, автомобиль может двигаться рывками. В отдельных случаях неисправность плунжерных пар может привести к тому, что дизельный двигатель идет в разнос.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что может стучать в дизельном двигателе «на холодную» и «на горячую». Из этой статьи вы узнаете о различных причинах стука и способах самостоятельной диагностики неисправности.

Для проверки работоспособности ТНВД используется специальное оборудование, при помощи которого специалисты определяют степень износа плунжерных пар. Последующее устранение неполадок предполагает как замену вышедших из строя элементов, так и ремонт плунжеров топливного насоса. В процессе ремонта главной задачей становится точная подгонка зазора втулки и плунжера под рекомендуемые параметры.

  • Изношена плунжерная пара

  • Принцип работы топливного насоса высокого давления

  • Гидрокомпенсатор

  • Топливный насос высокого давления

  • Как промыть гидрокомпенсаторы не снимая двигатель

  • Стучит дизельный двигатель: возможные причины

Особенности эксплуатации плунжерных пар топливного насоса

С учетом особенностей конструкции плунжерной пары (микроскопический зазор между втулкой и плунжером) в процессе эксплуатации агрегатов на солярке повышенное внимание уделяется состоянию системы питания дизельного двигателя.

Для поддержания работоспособности плунжерных пар в ТНВД необходимо заправлять дизтопливо надлежащего качества. В солярке не допускается наличие воды и других примесей, а также мелкой пыли и других частиц.

Если вода проникнет в зазор между втулкой и плунжером, тогда происходит разрыв топливной пленки, выполняющей функцию смазочного материала для указанной детали. Работа «на сухую» приводит к высокому трению и значительному перегреву.

Плунжер может заклинить, что вызывает повреждения чувствительного элемента. Даже незначительное содержание воды в топливе приводит к тому, что на поверхностях плунжера и втулки активно развивается процесс коррозии. Наличие механических частиц в солярке быстро выведет ТНВД из строя, так как плунжер просто заклинит.

Индикаторная диаграмма плунжерного насоса

Индикаторная диаграмма – график зависимости изменения давления от времени или перемещения плунжера за один оборот кривошипа.

На рисунке показа индикаторная диаграмма плунжерного насоса с учетом времени t1 запаздывания открытия и закрытия клапанов.

Процесс всасывания протекает по линии cd, скачкообразное изменение давление в начале процесса всасывания вызвано, тем, что открытие всасывающего клапана происходит не мгновенно, а жидкость обладает инерцией.

Процесс нагнетания протекает по линии ab, скачок давления в начале процесса нагнетания вызван открытия напорного клапана, а также инерционностью жидкости.



Меры предосторожности при сборке, установке и запуске плунжерного насоса

Если место, где будет установлен плунжерный агрегат будет стационарным, будет целесообразно выбрать для него ровную поверхность. Такое решение позволяет обеспечить плановый осмотр, аварийный ремонт и уход за оборудованием. Поверхности должна быть жесткой и подготовленной к высоким вибрациям, исходящим от установки.

Плунжерный насос высокого давления

Чтобы обеспечит непрерывную и нормальную подачу в насос для воды, необходимо использовать качественные гибкие шланги, что позволяет избежать лишних напряжений на всех узловых частях оборудования. К выходному сливному отверстию не рекомендуется подключать трубопроводы с жесткими свойствами.

Приводной и коленчатый вал должны находится один за другим по прямой линии, не убедившись в этом, запрещается запускать гидравлическую систему в работу. При не соблюдении этого условия, передаточный ремень не будет выполнять весь свой функционал и может выйти из строя весь механизм. Насосный вал должен вращаться свободно, легко от руки. Так же нужно правильно выбрать вращение электропривода насоса, что бы избежать обратного давления.

Изготовление насоса высокого давления своими руками

Наиболее часто берутся изготовить ручной насос высокого давления своими руками для автомоек. Для этого используют плунжерные насосы, для которого привод используют от электрического двигателя (электронасос). Мощность двигателя должна соответствовать необходимым параметрам и номинальная мощность должна быть не ниже 75% от нужного значения. Часто используется в виде насоса помпа.

Если проходимость автомобилей на автомойке не высокая, можно использовать электродвигатель, рассчитанный на напряжение 220В. Для безопасной эксплуатации и уменьшения расхождений в совпадении валов двигателя и насоса при их соединении, рекомендуется выбирать мягкие соединительные муфты. Емкость для жидкости выбирается из расчета достаточного объема воды.

Она должна иметь подключение к источнику подпитки воды и оснащаться фильтрующим элементом во избежание попадания нежелательных инородных предметов в систему насоса.

Фильтрующий элемент можно выполнить из нержавеющей сетки с мелким шагом. Важным элементом оборудования служит регулятор производительности или обратный клапан. Он предотвращает перегружать систему и не дает создавать обратное давление назад в источник водоснабжения.

Самодельный насос высокого давления

Для установки всего этого оборудования потребуется прочная рама. Для ее удобного перемещения, устанавливаются колеса нужного диаметра, прочный упор для устойчивости и ручка для удобного фиксажа. Для надежности и высокой производительности необходимо использовать армированные резиновые шланги, которые рассчитаны под высокое давление.

Главным элементом такого оборудования является пистолет с форсункой. Изготавливать его собственноручно не целесообразно из-за технических сложностей. Данную деталь лучше приобрести в магазине. Необходимо помнить, что все работы, проводимые с насосами высокого давления, необходимо проводить используя чистую жидкость. Попадание в систему инородных тел приведет к поломке большей части оборудования.

Основные характеристики плунжерных насосов

Плунжерные насосы относятся к объемным видам, то есть при увеличении объема рабочей камеры жидкость поступает в устройство, а при уменьшении объема выталкивается.

  • Потребляемая мощность. Потребляемая электроэнергия напрямую зависит от производительности и создаваемого давления, в этом отношении плунжерные модели имеют преимущество перед другими видами в связи с высоким КПД более 90%.
  • Производительность. Определяется объемом рабочей камеры насоса, имеет широчайший диапазон от десятых долей литра в минуту до десяти тысяч.
  • Рабочее давление. Рабочее давление плунжерных видов варьируются в широких пределах от сотен до тысяч бар., максимальное значение составляет около 3500 бар.
  • Модели отличаются друг от друга количеством плунжеров.

Работе насоса присущи повышенные вибрации, отрицательно сказывающиеся на его сроке службы и эксплуатационных характеристиках. Инженерным решением этой проблемы стало использование в одном агрегате нескольких плунжеров, работающих со сдвигом фаз. Наиболее часто встречается трехплунжерные модели со смещением хода рабочих цилиндров в 120 градусов, максимальное количество плунжеров может достигать 6. Реализация этого способа достигается установкой на валу двигателя трех эксцентриков, управляющих ходом цилиндров плунжера со сдвигом в 120 градусов.

Дополнительные возможности

В поршневых насосах поршневой шатун, как правило, жёстко закреплён на эксцентрике привода, и регулирование объёма подачи жидкости возможно единственным методом – уменьшением или увеличением количества возвратно-поступательных движений поршня, то есть – управлением частотой вращения ведущего вала. Такая регулировка в большинстве случаев затруднительна и особой точностью не отличается.

В некоторых моделях плунжерных насосов толкатель плунжера к эксцентрику не привязан; его обратный ход обеспечивается воздействием мощной пружины. Таким образом, появляется возможность оперативной регулировки длины хода плунжера – то есть, фактически, ограничения размера рабочей камеры. В результате, объём подачи контролируется с процентной точностью, что позволяет использовать такие модели в качестве промышленных плунжерных насосов-дозаторов.

 

Напоследок следует упомянуть, что существуют модели с несколькими одновременно работающими парами цилиндр-плунжер, так сказать, «многоствольные» варианты. На данном сайте представлены исключительно одноцилиндровые насосы, но с предусмотренной регулировкой подачи и в крайне широком ассортименте – с несколькими вариантами исполнения головки и/или плунжера по материалу, с различными показателями частот редуктора, мощности привода и, соответственно, с различным противодавлением и производительностью.

Плунжерная пара (основной вариант)

Плунжер ТНВД (4) вместе с гильзой ТНВД (3) образуют плунжерную пару. В ее работе использован принцип перелива топлива, и управление с помощью канала и спиральной канавки.

Плунжер ТНВД очень точно подгоняется к гильзе, что обеспечивает уплотнение, адекватное даже при высоком давлении и низких оборотах, и применение дополнительных уплотни тельных элементов не требуется. Помимо вертикальной канавки плунжер имеет также дополнительную проточку на своей боковой стороне, называемую управляющей спиральной канавкой (6).

Рис. Плунжерная пара (основной вариант)

Для давления впрыска до 600 бар хватает одной спиральной канавки (а — плунжерная пара с одним каналом), но для большего давления необходимы две канавки, расположенные на плунжере диаметрально противоположно (Ь — плунжерная пара с двумя каналами). Эта мера служит для предотвращения «залипания» плунжера, так как плунжер больше не перемещается относительно гильзы под действием давления впрыска.

Гильза имеет один или два входных (впускных) топливных канала для поступления топлива и обеспечения окончания подачи топлива (5). Учитывая, что плунжер обрабатывается и подбирается под гильзу, необходимо при замене менять плунжерную пару только в сборе и никогда не заменять плунжер или гильзу отдельно.

Плунжерная пара с каналом возврата утечек топлива

Если ТНВД сообщается с системой смазки двигателя, то при определенных обстоятельствах утечка топлива может привести к разжижению смазочного масла двигателя. Этого можно избежать в значительной степени с помощью плунжерной пары с каналом возврата утечек топлива (1) в поплавковую магистраль ТНВД. В этом случае гильза снабжается кольцеобразной проточкой (2), которая соединяется с топливным каналом через отдельный проход (вариант Ь).

Рис. Плунжерная пара с каналом возврата утечек топлива

В другом варианте (а), протекшее топливо собирается в кольцеобразной проточке плунжера (2) и затем возвращается в топливный канал через соответствующую канавку плунжера (1).

Рис. Варианты

Для соответствия специальным требованиям, таким как, например, уровень шума и токсичность выхлопных газов требуются различные, зависящие от нагрузки, формы начала подачи топлива. Плунжеры, которые в дополнение к нижней спиральной канавке имеют верхнюю спиральную канавку (рисунок Ь), позволяют регулировать начало подачи в зависимости от нагрузки, (а — нижняя спиральная канавка).

Для улучшения пусковых характеристик некоторых типов двигателей применяются специальные плунжеры, имеющие специальную пусковую канавку (1) (рисунок с). Эта пусковая канавка выполняется на верхнем торце плунжера и эффективна только тогда, когда плунжер находится в стартовом положении. В результате начало подачи задерживается на 5 -10° относительно положения коленчатого вала.

Нагнетательные клапаны

Рис. Нагнетательные клапаны

Задачей нагнетательного клапана является перекрытие магистрали высокого давления между топливопроводам высокого давления и плунжером ТНВД, стравливание топливопровода высокого давления и полости форсунки путем снижения давления до определенного статического уровня. Это снижение давления топлива необходимо для быстрого и четкого закрытия распылителя форсунки, что предотвращает появление нежелательных капель топлива.

Во время рабочего процесса впрыска давление, создаваемое в надплунжерном пространстве, вызывает подъем конуса нагнетательного клапана (3) из седла в держателе клапана и топливо под давлением подается (Ь) через держатель клапана (1) и топливопровод высокого давления к распылителю форсунки. Как только спиральная канавка плунжера откроет сливной канал и прекратиться подача топлива, давление топлива в камере высокого давления упадет, и пружина нагнетательного клапана (2) прижмет конус клапана (4) обратно к его седлу (5). Это отделение надплунжерного пространства от топливопровода высокого давления будет происходить до тех пор, пока плунжер не начнет новый рабочий ход, (а — клапан закрыт).

Клапан постоянного объема без ограничения обратного потока

Рис. Клапан постоянного объема без ограничения обратного потока

В клапане постоянного объема (а) часть штока элемента клапана выполнена в виде поршня (втягивающий поршень) и подогнана к направляющей штока клапана. Когда спиральная канавка плунжера прекратит подачу топлива и пружина закроет нагнетательный клапан, поршень входит в направляющую втулку штока клапана (4) и отсекает топливопровод высокого давления от надплунжерного пространства (камеры высокого давления). Это означает, что имеющийся объем топлива в топливопроводе высокого давления возрастет на величину объема, получаемого при ходе втягивающего поршня (2). Этот возвращенный объем соответствует длине топливопровода высокого давления. Это означает, что длина топливопровода не должна изменяться. (1 — седло клапана; 3 — кольцевая проточка; 5 — вертикальный паз). Для достижения конкретных характеристик топливоподачи в специальных случаях применяются клапаны с компенсацией (Ь). Они имеют доработанный участок (6) на втягивающем поршне.

Клапан постоянного объема с ограничением обратного потока

Рис. Клапан постоянного объема с ограничением обратного потока: 1. Держатель нагнетательного клапана; 2. Пружина нагнетательного клапана; 3. Пластина клапана; 4. Держатель клапана.

Ограничение обратного потока может применяться в дополнение к клапану обратного давления. Волны обратного давления, которые образуются при закрытии распылителя форсунки, могут стать причиной кавитации и износа камеры высокого давления нагнетательного клапана. Это воздействие может быть уменьшено или полностью сглажено демпфирующим эффектом ограничения обратного потока в верхней секции держателя нагнетательного клапана, другими словами, между клапаном постоянного объема и распылителем форсунки. Это достигается с помощью узкого ограничительного канала в корпусе клапана, который, с одной стороны, обеспечивает требуемый дросселирующий эффект и, с другой стороны, по большей части, предохраняет от отраженной волны давления. При открытии клапана и подаче топлива ограничения и дросселирующего эффекта не происходит. В качестве корпуса клапана для давления до 500 бар используется пластина, а для больших давлений — направляющий конус.

Преимущества и недостатки поршеного и плунжерного насоса

Огромным преимуществом насоса является его надежность и высокая ремонтопригодность. Эти два параметра вытекают не только из принципа работы, но и из конструкции насоса – насос изготавливается из высокопрочных материалов. Насос способен работать со средами у которых высокие требования к условиям пуска. Огромные преимуществом этого типа насосов, в отличии от циркуляционных насосов, является наличие возможности “сухого” всасывания, которым может похвастаться не каждый насос.

Из недостатков следует отметить низкую производительность. В настоящее время на рынке существуют модели, где этот показатель находится на приемлемом уровне, но у таких насосов отмечаются повышенные требования к параметрам эксплуатации, что выливается в высокую стоимость насоса.

Область применения

В насосах вытеснения величина напора принципиально не ограничена. Повышение же подачи может быть достигнуто лишь увеличением конструктивных размеров и числа рабочих ходов (числа оборотов).

В поршневых и плунжерных насосах, вследствие цикличности движения тела вытеснения поток жидкости является неустановившимся, и повышение скорости потока, а следовательно, и подачи за счет увеличения числа оборотов ограниченно явлениями инерции.

Эксплуатация плунжерных насосов целесообразна в случае, когда необходимо высокое давление при относительно малых подачах.

В прессовых установках и химической промышленности строятся насосы с напором в 1000 атмосфер и более. Специализированные поршневые насосы допускается использовать при работе с агрессивными средами, взрывоопасными смесями и некоторыми видами топлива. Но область применения этого типа насосов не ограничивается только промышленной сферой. Эти насосы применяют так же для обеспечения чистой водой в бытовых нуждах.

Хотя поршневой жидкостный насос не рассчитан на большие объемы циркуляции, но отличается высокой надежностью и при своевременном техническом уходе способен проработать очень длительный срок.

Поршневой насос относится к типу насосов вытеснения. Для составления мнения об этом типе насосов прочитайте статью о винтовых насосах.

Поршневые насосы занимают отдельную нишу на рынке, они удовлетворяют требования как частных пользователей, так и потребности крупных производств. Потребность же насосов этого типа в бытовых нуждах обусловлена как простотой их конструкции и нетребовательностью содержания, так и высоким эксплуатационным ресурсом техники этого типа.

Износ плунжерной пары

В качественных деталях вероятность протечки топлива равна нулю. Чтобы максимально снизить вероятность утечки топлива, зазор между втулкой и плунжером делают равным 1-3 мкм. По причине такой высокой точности каждый плунжер подбирается отдельно к втулке. После этого на заводе выполняется подгонка обеих деталей. В ходе изготовления поверхность этих элементов дополнительно закаляется. Это делается для того, чтобы обеспечить максимально долгий срок эксплуатации данной детали.

Важно! Необходимо учесть, что большинство плунжерных пар собираются методом селективной сборки и прецизионное сопряжение между поршнем и цилиндром составляет 0,0018 мм. Замена одной плунжерной пары должна быть сделана комплексно, так как замена лишь одной определенной детали на другую при возможном будущем ремонте не возможна.

Есть несколько основных симптомов, свидетельствующих о неисправности данной детали: • Плохой запуск двигателя; • Отказ запуска двигателя; • Нестабильная работа и работа с перебоями; • Потеря мощности. Если вы заметили хотя бы один из вышеперечисленных симптомов, необходимо произвести диагностику топливной системы автомобиля. Стоит отметить, что для этого нужно иметь специальное диагностическое оборудование. Поэтому собственными руками и без соответствующей аппаратуры вы вряд ли сможете определить исправность плунжера. После диагностики мастера принимают решение о том, нужна ли регулировка плунжерной пары либо ее следует заменить полностью на новую. При ремонте используется определенное оборудование, которое восстанавливает заводские герметичные размеры плунжера и втулки. Сама же замена тоже требует особой аккуратности, знаний и опыта, поэтому что-то делать в ТНВД своими руками крайне опасно, так как это может вывести из строя всю систему в автомобиле.

Знаете ли вы? Давление в плунжерной паре в момент впрыска топлива в дизельный двигатель может достигнуть 200 МПа!

О нагнетательном клапане

Основная задача данного элемента заключается в перекрытии магистралей высокого давления между плунжером и топливопроводом. Благодаря этому происходит снижение давления топлива, что необходимо для более точного и быстрого закрытия распылителей форсунки. Это предотвращает образование капель топлива, а их наличие там крайне нежелательно. Во время впрыска то давление, которое создается в пространстве над плунжером, производит подъем конуса нагнетательного клапана. Далее горючее под давлением попадает к распылителю через топливопровод и держатель клапана. Как только канавка плунжера открывает сливной канал, уровень давления в камере падает, а пружина нагнетательного клапана прижимает корпус устройства к седлу обратно. Такое действие происходит в системе до тех пор, пока плунжер не начнет новый рабочий ход.

Эксплуатация детали

Плунжерная пара – это тот элемент, который требует особого внимания во время эксплуатации автомобиля и работы его топливной системы. Залог качественной и бесперебойной работы данное детали – использование только качественного топлива. К сожалению, на отечественных АЗС за качеством горючего следят немногие, поэтому нашим автовладельцам (особенно тем, у кого дизельные автомобили) часто приходится ремонтировать и чистить форсунки. Содержание различных химических примесей и большая концентрация грязи и отложений значительно уменьшают срок службы плунжерных пар. Особо негативное влияние оказывает вода, которая тоже иногда содержится в отечественном топливе. Когда она попадает в зазор между втулкой и плунжером, нарушается целостность смазывающей пленки, в результате чего устройство начинает работать без смазки. Это может привести к повышенному нагреву, деформации и даже заклиниванию такой детали, как плунжерная пара. В таком случае выход из ситуации только один – замена устройства на новое. Для того чтобы избежать подобных неприятностей, нужно регулярно производить диагностику топливной аппаратуры и по возможности не заправляться на незнакомых АЗС.


Вообще топливная система дизельного ДВС – очень сложный механизм, требующий особого внимания и предельно качественного топлива. В связи с этим количество дизельных авто в нашей стране на порядок ниже, чем в странах Западной Европы. Ведь обслужить топливную своими руками почти невозможно, а тратить регулярно деньги на дорогостоящий ремонт и диагностику вряд ли кому захочется.

Признаки неисправности

Возникновение проблем, вызванных износом плунжерной пары, обнаружить достаточно просто. Основными симптомами их появления становятся:

  • трудности с запуском двигателя;
  • уменьшение мощности агрегата или плавающее значение параметра, характеризующего количество оборотов;
  • посторонние шумы при работе двигателя;
  • повышенный расход горючего.

Частой причиной повышенного износа плунжерной пары становится использование некачественного топлива. При этом необходимо помнить, что своевременное выявление проблем и грамотно проведенный квалифицированными специалистами ремонт, который заключается в замене обоих элементов рабочего узла, могут обеспечить дальнейшую длительную и беспроблемную эксплуатацию дизельного двигателя. Главное при этом – обратиться к профессиональным и опытным специалистам. Такой подход является вполне оправданным, так как небольшая экономия на стадии диагностики и ремонта нередко оборачивается намного более серьезными финансовыми потерями в ближайшем будущем, связанными с необходимостью замены или полного перебора агрегата.

Неисправности и их причины

Специфика конструкции плунжерной пары, особенно зазор в 1-3 мм между элементами, накладывает определённые ограничения в плане беспроблемной эксплуатации дизельных автомобилей.

Если заливать в систему питания дизельного ДВС сомнительное топливо, с примесью воды, осадком, мелкими частицами, плунжерная пара может выйти из строя.

Попадание мелких частиц в топливе в зазор между плунжером и втулкой вызовет заклинивание механизма, и ТНВД быстро выйдет из строя. Такой сценарий возможен, если игнорировать своевременную замену топливного фильтра.

Вода, проникая в зазор плунжерной пары, вызывает эффект «сухой» работы трущихся деталей, потому что при нагнетании давления в ТНВД контактирующие элементы смазываются топливом. В результате сухого трения элементов плунжерной пары возникнет перегрев, может образоваться металлическая пыль и стружка, которая пройдёт через топливный насос, забьёт форсунки или вызовет выход из строя топливной системы в принципе.

Другой сценарий – попавшая в плунжерную пару вода вызывает коррозию на элементах, ТНВД со временем начинает работать с перебоями, двигатель теряет мощность без видимых причин, владелец в растерянности – и так пока насос совсем не выйдет из строя из-за налёта ржавчины на элементах.

Как определить проблему

Как правило, о том, что с механизмом плунжера что-то не в порядке, владелец догадывается по тому, что дизельный двигатель неохотно запускаетсяизельный двигатель неохотно запускается. А если всё же запускается – плавают обороты, на холостом ходу двигатель работает нестабильно, «троит». В запущенных случаях можно даже расслышать стук плунжера, пока ТНВД гонит топливо в цилиндры.

В движении, когда идёт нагрузка на ДВС, дизель с неисправным плунжером ощутимо теряет в тяге, машина может двигаться рывками.

Характерный признак износа плунжерной пары – двигатель не запускается на горячую. То есть ситуация, когда мотор нормально запускался, прогрелся и вышел на рабочую температуру, а затем был заглушен – и вновь запускаться отказался.

  • При определении причин, почему дизель не запускается на горячую, важно исключить причины с герметичностью форсунок, когда топливо переливается в цилиндры даже после остановки мотора, и причины с выходом из строя датчиков (температуры ОЖ, подъёма иглы форсунки, давления в топливной рампе).

Проверку плунжера в этой ситуации можно выполнить так: полить на ТНВД воду или накрыть его мокрой тканью, чтобы остудить. чтобы остудить насос. Или накрыть его мокрой тканью. Если после этого мотор запустится – дело в изношенных элементах плунжерной пары.

Чтобы точно определить причину неисправностей, нужно продиагностировать работу ТНВД дизельного двигателя на специальном оборудовании. Если будет обнаружен сильный износ или повреждение плунжерной пары, её будет нужно заменить.

Эксплуатационные особенности

Продолжая тему ТНВД, что наиболее актуально для обсуждения плунжера в составе автомобильных узлов, стоит отметить некоторые эксплуатационные особенности.

Конструктивная особенность предусматривает, что в плунжерной паре имеется минимальный зазор между поверхностями двух элементов. Потому при эксплуатации насоса предъявляются повышенные требования к поддержанию оптимального состояния системы питания ДВС.

Чтобы пара плунжер-втулка работали эффективно, в бак рекомендуется заправлять солярку только высокого качества. Наличие воды, как и других посторонних примесей, может негативно отразиться на работе и состоянии плунжера.

При проникновении воды в микроскопический зазор, разрывается топливная плёнка, одновременно выполняющая функции смазки этой детали. Сухая работа способствует возникновению сильного трения и перегрева.

В итоге плунжер способен заклинить, и выйдет из строя весь топливный насос. Даже при небольшом количестве воды в солярки на поверхностях могут образоваться следы коррозии. В случае с попаданием механических частиц плунжер может заклинить.

Подведение итогов

Вытеснители, имеющие цилиндрическую форму и длину, значительно превышающую диаметр детали, действительно отличаются от поршней. Поэтому отдельно различают насосы плунжерного и поршневого типа. Последние не могут справиться с теми задачами, которые без проблем выполняют их коллеги на основе пары плунжер-втулка. В основном речь идёт об условиях работы при высоком давлении.

Самым ярким примером плунжера применительно к авто выступает ТНВД. Это устройство обеспечивает стабильную работу дизельного ДВС. Но при этом предъявляются повышенные требования к изготовлению плунжерной пары, их подгонки друг к другу, а также к обеспечению условий эксплуатации.

 

Источники

  • https://plasttime.ru/informaciya/49-chto-takoe-plunzhernyj-nasos/
  • https://nasosovnet.ru/house/plunzhernyj-nasos.html
  • https://zapstar.ru/chto-takoe-plunzher/
  • http://www.hydro-pnevmo.ru/topic.php?ID=225
  • https://DriverTip.ru/osnovy/chto-takoe-plunzher-otlichie-ot-porshnya.html
  • http://KrutiMotor.ru/plunzher-i-plunzhernaya-para/
  • https://oburenie.ru/nasosy/plunzhernyi-nasos.html
  • https://ustroistvo-avtomobilya.ru/dizel-naya-toplivnaya-apparatura/tnvd/plunzhernaya-para-podayushhie-e-lementy/
  • https://www.nektonnasos.ru/article/porshnevoj/porshnevoi-i-plungernii-nasos/
  • https://24techno-guide.ru/plunjernaya-para-tnvd—kak-eto-rabotaet.php
  • https://12psb.ru/blog/plunzhernaya-para
  • https://www.dieselkraft.by/poleznaya-informatsiya/plunzhernaya-para-tnvd-ustrojstvo-i-osnovnye-neispravnosti.html

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об устройстве автомобилей, советы, помощь
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: