Що таке плунжерні пара в автомобілі?
Зміст
Нерідко механіки, кажучи про ремонт паливної системи дизельного двигуна, згадують такий термін, як плунжерні пара. Розглянемо детальніше, що це за механізм, особливість його роботи, навіщо він потрібен, і як визначається несправність плунжера.
Що таке плунжер?
Плунжерні пари, як випливає з назви механізму, це дві невеликі деталі, які входять в пристрій ТНВД (паливний насос високого тиску). Перша називається плунжер і представлена у вигляді товстого пальця з заглибленнями. Друга - це втулка плунжера і вона має вигляд гільзи з товстими стінками, в яку вставляється перша деталь.
Сам плунжер або поршень виконує функцію витіснювача палива з порожнини втулки. Даний елемент використовується, щоб створити високий тиск в магістралі системи подачі палива.
Варто зазначити, що даний механізм використовується не тільки в насосах дизельних двигунів. Наприклад, подібний елемент використовується в газорозподільному механізмі як гидрокомпенсаторов. Однак принцип роботи пристроїв ідентичний - зворотно-поступальні дії переміщують поршень у втулці, а через збіг розрізів і отворів в цих двох деталях в порожнину надходить рідина і нагнітається в основну магістраль.
Принцип роботи та різновиди
Класична плунжерна пара працює за наступною схемою:
- Підпружинений поршень знаходиться у нижній частині гільзи;
- На поршень натискає кулачок на валу;
- При механічному вплив поршень переміщається у втулці вгору;
- У просторі над поршнем створюється тиск палива, який надходить у втулку за спеціальним прорізом у її стінці;
- Тиск палива приводить у рух клапан, завдяки чому речовина переміщається з гільзи в резервуар (це може бути рампа палива або окрема камера в паливному насосі);
- З резервуару паливо надходить у форсунки;
- Вал у насосі провертається, кулачок перестає тиснути на поршень, що переміщає його в нижню позицію за рахунок пружини.
Така проста конструкція плунжера пояснює, чому паливні насоси високого тиску, що працюють за цим принципом, відрізняються високою продуктивністю та довговічністю.
Сьогодні в автомобілях використовується дві модифікації плунжерних пар (хоча конструкція паливних насосів має більшу різноманітність). Вони відрізняються один від одного наявністю кільцеподібної виїмкою в поршні.
У таких плунжерах вона грає роль перепускного клапана, який збирає витік палива та повертає його назад до паливної магістралі. Плунжери з відсіченням палива коштують дорожче за рахунок складності конструкції. Зате ця вартість компенсується ефективнішою роботою двигуна.
Основні переваги і недоліки
Популярність дизельні мотори стали набувати з моменту впровадження в їхню конструкцію паливних насосів високого тиску, оснащених плунжерною парою. Вражаючі технічні характеристики, висока продуктивність механізму та висока надійність – це ключові переваги механізму, що оснащений плунжерною парою.
Крім цих плюсів у плунжера є такі переваги:
- За допомогою плунжерної пари можна не тільки забезпечити подачу палива під високим тиском та його дозування, а також визначати відповідний режим упорскування палива.
- Максимальна економічність за високого ККД.
- Високий показник екологічності за рахунок спалювання меншої порції палива та якісного його розпилення у циліндри.
Будь-який механізм має мінуси, і у плунжерної пари це знос. Хоча ця проста конструкція дуже надійна та працює тривалий час, не можна виключити вплив сили тертя та впливу високого тиску на елементи механізму. Виробники паливних насосів з плунжерною парою використовують високоміцні матеріали, але навіть у такому разі не уникнути зносу, навіть після збільшеного терміну служби.
Плунжерна пара насоса
Більш докладно про функції плунжерній пари обговоримо на прикладі ТНВД дизельного мотора. Як виходить з назви, насос перекачує дизпаливо з основного бака в магістраль високого тиску (наприклад, в паливну рейку), звідки під сильним напором воно розпорошується в циліндри двигуна.
Основним елементом, що створює такий натиск, є якраз плунжерні пара. Далі паливо розподіляється по циліндрах відповідно до конструкції паливної системи. Про різновиди насосів розповідається в іншій статті.
Під час роботи насоса штовхачі і відвідні пружини приводу переміщують поршень усередині втулки плунжера вгору / вниз, завдяки чому він робить зворотно-поступальні рухи. Так конструкція всмоктує солярку по шлангах з паливного бака і нагнітає її в закритий резервуар, завдяки чому в ньому створюється тиск. Щоб цей параметр надмірно не збільшувався, в пристрої насоса є ряд клапанів, призначених для утримання або скидання надлишкового напору в системі.
Сам поршень має нерівномірну проріз, що дозволяє йому при невеликому осьовому зміщенні дозувати паливо, яке надходить в резервуар. Цей процес залежить від положення педалі газу в автомобілі - мінімальний зазор при відпущеному акселераторі, а максимальний - при повністю натиснутій педалі.
Так як пара створює великий напір, щоб вона не вийшла з ладу, її виготовляють з міцної сталі, а стінки досить товсті, щоб витримати тиск в кілька сотень атмосфер. Це робить механізм надійним навіть при високих навантаженнях.
Ще одна особливість плунжерній пари полягає в тому, що обидві деталі створюються тільки один під одного. Тобто, неможливо взяти втулку від одного механізму і поршень від іншого і поєднати їх. Щоб пара не пропускала солярку, зазор в ній створюється настільки мінімальний, наскільки можливо. З цієї причини ніколи не проводиться заміна однієї деталі - завжди змінюється пара (їх параметри підганяються на високоточному заводському обладнанні).
Ось невелике відео про те, як відновлюється плунжерні пара:
Послідовність роботи плунжерній пари
Кількість повітря, що нагнітається палива за один цикл роботи поршня залежить від висоти його робочого ходу. Так регулюється робота насоса для забезпечення холостого ходу. Але як тільки водій натискає на педаль газу, плунжер трохи провертається. Насічка в тій частині збільшена, тому і кількість палива буде подаватися в більшому обсязі.
Так працює найпоширеніша модифікація плунжера. Однак на сьогоднішній день існує багато моделей, які забезпечують дозування трохи іншими способами (нерідко регулюється електронікою машини). Самі штовхачі плунжера наводяться в рух від обертання колінчастого вала.
Коли поршень опускається, через вхідний отвір втулки паливо переміщається в звільнилася порожнину надпоршневого простору завдяки розрядці, яке в ньому утворилося. Як тільки поршень піднімається, отвір гільзи перекривається корпусом плунжера, а паливо тисне на клапан, відкриваючи його. Далі пальне надходить в резервуар з високим тиском. При початку руху вниз клапан перекривається, і в порожнині плунжерній пари утворюється розрідження повітря (або вакуум). Цикл повторюється.
нагнітальні клапани
Кожен паливний насос високого тиску оснащується нагнітальними клапанами, мета яких - перекрити ту частину магістралі, в якій паливо знаходиться в стані спокою від тієї, де солярка вже знаходиться під тиском. Також клапани потрібні для підтримки статичного тиску в системі (поки мотор заведений, насос продовжує накачувати солярку в резервуар) - вони скидають надлишок назад в паливний бак.
Існує кілька типів нагнітальних клапанів, які застосовуються в плунжерних насосах. Ось їх відмінні риси.
Клапан постійного обсягу без обмеження зворотного потоку
У конструкцію такого клапана входить втягуючий поршень (частина конструкції клапана). При піднятті плунжера спіральна проріз перекривається корпусом втулки, нагнітальний клапан закривається. Поршень переміщається в направляючу втулки штока.
У цей момент відбувається відсікання тієї частини магістралі, в якій утворено високий тиск від надплунжерний порожнини. Завдяки цьому обсяг палива в ємності з високим тиском збільшується незначно - лише на ту кількість, яка надійшла через втягуючий поршень в порожнину робочого ходу плунжера.
Клапан постійного обсягу з обмеженням зворотного потоку
Коли відбувається розпорошення палива через форсунку, після закриття голки в магістралі створюється тиск зворотного потоку. Цей ефект може привести до зносу деяких елементів самого клапана. З цієї причини в деяких моделях насосів використовується клапан з обмеженням зворотного потоку. Він виконує функцію демпфера, що не дозволяє зворотному тиску впливати на клапана.
У пристрій такого нагнітального клапана входять наступні елементи:
- Корпус клапана з різьбленням (він вкручується в конструкцію насоса);
- Пружина, яка служить демпфирующим елементом, що запобігає негативний вплив на саму заслінку клапана;
- Пластина - відсікає порожнину з високим тиском від порожнини надплунжерного простору;
- Тримач, в який впирається пластина клапана (має порожнисту структуру - в порожнину входить нагнітальний поршень).
Нерідко такі клапани використовуються в якості додаткового механізму, що полегшує роботу зворотного клапана.
Клапан постійного тиску
Крім основних елементів клапана в пристрій даного механізму входить ще кульку і обмежувальний канал. Такі клапани здатні забезпечити нагнітання палива з тиском понад 800 бар.
У його конструкцію входять два міні клапана - нагнітальний і стабілізуючий. Перший елемент подає паливо, а другий підтримує утворене тиск. Ця функція дозволяє йому підтримувати статику тиску між фазами упорскування.
Модифікація клапана залежить від того, якими параметрами володіє двигун в автомобілі. Деякі клапани спрацьовують немає від механіки, а від сигналу, який надходить від електронного блоку управління.
Область застосування та функціональне призначення
В основному плунжерна пара використовується в паливних насосах високого тиску дизельних силових агрегатів, але також зустрічаються модифікації бензинових ДВС, які вимагають високого тиску бензину (наприклад, у моторах з безпосереднім упорскуванням палива), що також забезпечується плунжерною парою.
У такому випадку плунжерна пара виконує такі функції:
- Забезпечує подачу палива під високим тиском незалежно від типу паливної системи;
- У деяких паливних системах цей механізм автоматично дозує потрібну кількість палива для роботи форсунок;
- За рахунок особливості конструкції поршня та втулки забезпечує зміну режиму подачі палива до форсунок.
Щоб плунжерна пара могла виконати ці завдання, вона використовується з різними додатковими механізмами, що забезпечують автоматизацію і контроль подачі палива. Ключовий вузол паливного насоса високого тиску створює необхідний тиск (за рахунок особливості конструкції цей механізм дозволяє забезпечити настільки високий напір, з чим не впорається жоден насос таких розмірів), а за розподіл та підтримку необхідного напору в контурі відповідають інші елементи системи.
Оскільки плунжерна пара навіть невеликих розмірів здатна створити неймовірний тиск, подібні вузли використовуються не тільки в дизельних двигунах. Наприклад, такий вузол може перебувати в насосах, гідромашинах та інших механізмах, що створюють високий тиск та потребують високої надійності вузла.
Особливості експлуатації плунжерних пар паливного насоса
Особливих дій по обслуговуванню плунжерній пари паливного насоса немає. Однак автовласник може дещо щось зробити, щоб механізм працював максимально довго.
По-перше, варто врахувати, що дизельний двигун працює на особливому паливі, в складі якого може міститися велика кількість мікроскопічних часток. Якщо використовувати неякісну солярку, то зазор між плунжером і втулкою може збільшитися через вміст в дизельному паливі абразивних частинок, води та інших домішок.
З цієї причини єдине обслуговування, яке може виконати власник автомобіля, це стежити за якістю палива, не допускати утворення конденсату в магістралі і вчасно міняти фільтр.
На перший погляд наявність крапель води в дизпаливі не здається настільки критичним, але через це паливна плівка в зазорі плунжерній пари зруйнується, і механізм не зможе створювати відповідний натиск. Також солярка змащує поверхні деталей, запобігаючи тертя на суху, і захищаючи пристрій від перегріву.
Якщо не міняти вчасно паливний фільтр, його елемент може розірватися. Через це через насос буде прокачуватися брудне паливо, в якому можуть бути присутніми дрібні частинки. В такому випадку є велика ймовірність виходу насоса з ладу, так як плунжерні пара просто заклинить.
Як самому визначити несправність плунжерних пар
Від справної роботи плунжерній пари залежить стабільність силового агрегату машини. Так як цей механізм є основним елементом ТНВД, його несправність призведе або до нестабільної роботи насоса, або взагалі до виходу його з ладу.
Щоб перевірити ефективність насоса, потрібно його діагностика. Більшість ремонтних майстерень мають для цього спеціальне обладнання. Воно дозволяє визначити, в чому конкретно несправність - навіть визначить стан плунжерній пари. За результатами діагностики фахівці запропонують і відповідний ремонт. Якщо плунжер вийшов з ладу, то заміні підлягає весь комплект.
ознаки несправності
Про те, що з плунжерній парою виникли проблеми, свідчать «симптоми», характерні для поломки паливного насоса. Серед них:
- Утруднений пуск агрегату;
- Нестабільні обороти холостого ходу ДВС;
- Троение двигуна;
- Різка втрата потужності ДВС;
- Під час роботи мотора чітко чути сторонні шуми;
- Збільшена «ненажерливість» мотора.
У додатковому огляді розглядається різниця перевірки плунжера на холодний і на гарячий двигун:
Щоб переконатися в несправності саме плунжера, не слід економити на діагностиці. Тільки фахівці за допомогою спеціалізованого обладнання здатні точно визначити несправність. Завдяки цьому вартість ремонту буде виправданою - не доведеться міняти деталі, які ще довго пропрацюють.
Відео на тему
В даному відео розповідається, як відновити плунжерну пару:
Питання та відповіді:
Що робить плунжерна пара? Плунжерна пара використовується у паливних насосах високого тиску. Цей пристрій забезпечить найвищий тиск для ефективної подачі палива до циліндрів.
Що таке плунжерні пари? Це основний елемент ТНВД, які широко застосовують у дизельних моторах. Він відрізняється вражаючою простотою конструкції, довговічністю та надійністю.
Що входить до Плунжерної пари? Пара складається з поршня, розташованого в товстостінній втулці (циліндрі). Між ними є мінімальний проміжок, що забезпечує вільний хід поршня.
