Принцип работы и разновидности
Классическая плунжерная пара работает по следующей схеме:
- Подпружиненный поршень находится в нижней части гильзы;
- На поршень нажимает кулачок, расположенный на валу;
- При механическом воздействии поршень перемещается во втулке вверх;
- В пространстве над поршнем создается давление топлива, которое поступает во втулку по специальной прорези в ее стенке;
- Давление топлива приводит в движение клапан, благодаря чему вещество перемещается из гильзы в резервуар (это может быть топливная рампа или отдельная камера в топливном насосе);
- Из резервуара топливо поступает в форсунки;
- Вал в насосе проворачивается, кулачок перестает давить на поршень, что перемещает его в нижнюю позицию за счет пружины.
Такая простая конструкция плунжера объясняет, почему топливные насосы высокого давления, работающие по данному принципу, отличаются высокой производительностью и долговечностью.
Сегодня в автомобилях используется две модификации плунжерных пар (хотя конструкция топливных насосов имеет большее разнообразие). Они отличаются друг от друга наличием кольцеобразной выемкой в поршне.
В таких плунжерах она играет роль перепускного клапана, который собирает утечку топлива и возвращает его обратно в топливную магистраль. Плунжеры с отсечкой топлива стоят дороже за счет сложности конструкции. Зато эта стоимость компенсируется более эффективной работой мотора.
Достоинства и недостатки
Плунжерные пары имеют много достоинств.
- Надежность. Этот параметр – визитка насоса. Обеспечивает подачу с нужным давлением, дозировку, и обеспечивает нужный режим впрыска.
- Высокий КПД. Второе преимущество всех дизельных насосов.
- Экологичность. Вообще, все ДВС загрязняют природу и воздух. Современный дизельный мотор имеет высокие стандарты экологичности, за счет максимально полного сжигания, малого расхода и минимального выхлопа в атмосферу. Опережает все бензиновые аналоги (если сравнивать новые и хорошо отрегулированные моторы).
Недостаток только один – износ пар, по причине тяжелых условий их работы. Хотя современные технологии позволяют применять высокопрочные металлы, что повышает сроки эксплуатации, все равно они не дотягивают до полного срока эксплуатации двигателя. Полностью исключить износ пока невозможно.
Особенности эксплуатации плунжерных пар топливного насоса
Особенных действий по обслуживанию плунжерной пары топливного насоса нет. Однако автовладелец может кое-то предпринять, чтобы механизм работал максимально долго.
Во-первых, стоит учесть, что дизельный двигатель работает на особенном топливе, в составе которого может содержаться большое количество микроскопических частиц. Если использовать некачественную солярку, то зазор между плунжером и втулкой может увеличиться из-за содержания в дизельном топливе абразивных частиц, воды и других примесей.
По этой причине единственное обслуживание, которое может выполнить владелец автомобиля, это следить за качеством топлива, не допускать образование конденсата в магистрали и вовремя менять фильтр.
На первый взгляд наличие капель воды в дизтопливе не кажется столь критичным, но из-за этого топливная пленка в зазоре плунжерной пары разрушится, и механизм не сможет создавать соответствующий напор. Также солярка смазывает поверхности деталей, предотвращая трение на сухую, и защищая устройство от перегрева.
Если не менять вовремя топливный фильтр, его элемент может разорваться. Из-за этого через насос будет прокачиваться грязное топливо, в котором могут присутствовать мелкие частицы. В таком случае есть большая вероятность выхода насоса из строя, так как плунжерная пара просто заклинит.
Диагностика неисправности плунжерной пары
Принимая во внимание все описанные выше конструкционные особенности плунжерной пары, можно совершенно обоснованно сказать, что от их корректной работы зависит стабильность и исправность всего двигателя в целом. И какие-либо неполадки в функционировании пары, а значит, и ТНВД, недопустимы.. Разумеется, работа ТНВД на износ требует проведения регулярных диагностических и обслуживающих мероприятий
Нужное для этого оборудование, как правило, есть в наличии в каждом серьезном сервисном центре. С его помощью можно точно установить причину неисправности. И если корень проблемы в плунжерной паре, то замене подлежит весь комплект.
Разумеется, работа ТНВД на износ требует проведения регулярных диагностических и обслуживающих мероприятий. Нужное для этого оборудование, как правило, есть в наличии в каждом серьезном сервисном центре. С его помощью можно точно установить причину неисправности. И если корень проблемы в плунжерной паре, то замене подлежит весь комплект.
Вот характерные «симптомы» таких неисправностей:
- затруднительный запуск мотора;
- резкие (буквально, мгновенные), необъяснимые потери мощности ДВС;
- нестабильная работа на холостом ходу, снижение оборотов до критического уровня;
- необоснованно высокий расход топлива;
- необъяснимые посторонние шума во время работы двигателя.
Наиболее распространенная причина повышенного износа и последующего выхода из строя плунжерной пары – некачественное горючее. Нужно помнить, что идентификация проблемы, осуществленная вовремя, замена обеих деталей поврежденного плунжерного узла способна продлить жизнь всему дизельному агрегату.
Здесь важно обратиться к услугам действительно грамотных специалистов, имеющих значительный опыт осуществления таких операций. И пусть работа таких специалистов стоит недешево, но и потенциальные потери от возможности столь привлекательной экономии будут на порядок выше.. Как уже отмечалось, плунжерные пары не ремонтируются, а сразу заменяются
Но можно принять кое-какие меры, чтобы продлить срок их службы.
Как уже отмечалось, плунжерные пары не ремонтируются, а сразу заменяются. Но можно принять кое-какие меры, чтобы продлить срок их службы.
Дизельный двигатель работает на солярке, которая не так чиста, как различные бензины. К примеру, в составе дизельного топлива содержится огромное количество микроскопических суспензиальных частиц (которые отделяются двумя фильтрами дизельного двигателя).
В числе прочих это и вездесущий абразив, и его тем больше, чем менее качественным является горючее. При использовании такого топлива зазор между пальцем (плунжером) и втулкой (гильзой) будет со временем увеличиваться, то есть плунжерная пара начнет терять свою эффективность и плавно выходить из строя.
Как следствие, самая главная мера, предупреждающая повреждение плунжерной пары, это заливка в бак исключительно качественного топлива от заслуживающих доверия поставщиков. Кроме того, нельзя допускать появления воды в топливной системе, а также вовремя менять фильтры.
Капли воды в зазоре пары разрушают жирную пленку солярки, в итоге в зазор между втулкой и пальцем просачиваются микропузырьки воздуха, и механизм уже не будет выдавать нужный уровень давления. А кроме того, уход жирной пленки увеличит трение движущихся частей устройства между собой, что также ускорит их износ.
В своевременной замене нуждаются также и топливные фильтры. Если фильтрующий элемент получит повреждения (разорвется, например), то в ТНВД, а значит, и в плунжерный механизм, начнут попадать все посторонние примеси, находящиеся в топливе во взвешенном состоянии. В данном случае плунжерная пара не просто потеряет эффективность – ее заклинит, равно как выйдет из строя и сам насос.
Не стоит экономить на диагностирующих мероприятиях для своевременного выявления потенциальных неисправности плунжера. И цена ремонта будет оправданной только в том случае, если заниматься диагностикой станет компетентный, квалифицированный специалист.
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.
С подробными техническими характеристиками, особенностями и параметрами конкретных моделей и прочими данными можно ознакомиться в специализированных разделах сайта.
- водный;
- кислотный;
- и др.
Поршневые насосы и аксиально плунжерные насосы довольно схожи, но в их конструкции все-таки присутствуют небольшие различия. В первую очередь, это касается формы поршня, во-вторых, его расположения. Плунжер не касается стенок рабочей кабины, чего нельзя сказать о поршне в других моделях. Плунжерные агрегаты вполне возможно эксплуатировать в полевых условиях, это стало реально благодаря их размерам. Такие насосы высокого давления для воды гораздо популярнее чем остальные.
Аксиально плунжерные насосы и электронасосы используют повсеместно. Они эффективно работают в любом производстве и в быту. Производители постоянно улучшают качество за счет модернизации технологии, применения новшеств и изготовления экономичных моделей.
Плунжерный насос – это поршневой насос в особом исполнении. Понятие «плунжер» заимствовано из английского языка и обозначает поршневой шток или вытеснитель.
В отличие от поршневого насоса, в плунжерном насосе поршень не доходит до стенки цилиндра. Поршневой шток служит поршнем. Он ходит в цилиндре без всяких уплотнений. Насос работает по принципу вытеснения.
Плунжерные пары
Особенности:
1.
Увеличение диаметра плунжера позволяет уменьшать угол впрыска;
2.
Лучшим критерием оценки технического состояния плунжерных пар служит цикловая подача топлива на пусковой частоте;
3.
Износпрецизионных поверхностей наблюдается в районе любого назначения перепускных отверстий и перекрываемых ими кромок;
4.
Наличие двух симметрично расположенныхотсечных кромок разгружает плунжер от боковых усилий;
5.
В нефорсированном насосе удаётся обеспечить устойчивое наполнение при одном наполненномотверстии во втулке (вследствии большого времени откр.). В форсированных, а также распределительского типа делают несколько наполнительных отверстий (соответственно увеличив пути утечки топлива).
6.Величина зазора в плунжерной паре находится в пределах 0,6-1,6 мкм, зазор ограничивается в целях исключения «зависания» плунжера. Зазор до 14 мкм при высокой частоте вращения не влияет на основные показатели процесса. Но при пуске приводит к существенному ухудшению всех показателей.
7.
Примонтаже втулки плунжера в корпусе она деформируется, поэтому конструкция (кол-во наполнительных окон) должна выбираться такой, чтобы деформация была меньше зазоров между втулкой и плунжером. А также обеспечивала сохранение свободного перемещения плунжера после его монтажа.
8. Хонинговка на плунжерной паре улучшает смазку и исключает прихватывание плунжерных пар.
Технические требования:
1.
Состояние прецизионных пар проверяют манометром на создаваемое давление. При вращении коленвала стартером при снятых форсунках и полной подачи топлива.
2.
Шероховатость плунжера и втулки – Ra=0,1-0,08 мкм, овальность – 0,2 мкм для диаметров 10-40мм, конценость – 0,4 мкм.
3.
Плунжерные пары бракуют при наличии трещин и выкрашивании кромок торцевых поверхностей позов и окон.
4.
Допцек параллельности опорных и уплотнительных торцов втулки – 0,8-1,2 мкм для диаметров 10-40 мм.
5.
Гидравлическую плотность плунжерной пары без разборки насоса проверяют при снятых ТПВД и нагнетательных клапанов и удаления воздуха с насоса. Устанавливая на штуцер насоса опрессовку и создавая давление 20 МПА. Плунжерная пара имеет достаточную плотность, если давление поддерживается в течении: новые – 15-20 сек, изношенные – 5-7 сек. На результат может оказать влияние понижение гидравлической плотности соединений и торцевых поверхностей.
6.
При создании давления не ниже 20 МПА можно устанавливать при текущем ремонте, не ниже 30 МПА – при капитальном.
7.
Твёрдость не менее HRC>60.
8.
Несмотря на небольшие зазоры, плунжер должен свободно перемещаться во втулке, поэтому к геометрической форме и чистой поверхности предоставляют высокие требования.
1.
Износ рабочей поверхности устраняют перекомплектовкой.
Влияние неисправностей на работу дизеля:
1.
Заклинивание плунжерной пары происходит в основном после стоянки ( во время которой попавшая грязь и вода вызывает коррозию).
2.
Увеличение диаметра плунжера приводит к увеличению объёма линии высокого давления и затруднению подачи на режиме холостого хода.
3
Внимание! такой абразив как пасто ГОИ, или алюминиевая стружка произведенная в результате износа перегородок алюминиевых баков топливными фильтрами не фильтруется, даже 2-х микронными!. 4
4.
У изношенных плунжерных пар начало впрыска опаздывает, так как после перекрытия впускного окна топливо перетекает обратно по канавке местного износа. Чем больше величина местного износа и больше запаздывание впрыска ( при мах износе запаздывания 50 ПКВН)
Классификация плунжерных пар
Прежде чем принимать решение купить запчасти на тнвд в случае поломки данного узла топливной системы, нужно разобраться в классификации плунжерных пар. Итак, плунжерные пары различаются по типу строения насосов на:
— пары, предназначенные для насосов рядного типа (одна пара должна снабжать топливом всего одну форсунку);
— пары, предназначенные для распределительных насосов VE (одна пара должна снабжать топливом абсолютно все форсунки системы).
Кроме этого плунжерные пары классифицируются еще и по типу управления: ― для тнвд без электронного управления (механические);
— для тнвд с системой электронного управления.
Диагностика неисправностей
Не пытайтесь самостоятельно установить причину нарушений в работе двигателя и не проводите ремонт, если не имеете опыта в данной сфере. Когда появились признаки неисправностей, провести простейшую диагностику не составит труда. Если вы выявите хотя бы некоторые признаки, пройдите диагностику на автосервисе с целью выявления точной причины. Самые частые варианты:
Обороты не держатся на одном уровне, а постоянно плавают. Особенно хорошо это видно на холостом ходу, когда машина стоит на нейтральной передаче. Перепады могут быть как значительным, так и малозаметными. Дизельный мотор, если в нем все исправно, уверенно держит обороты на нужной отметке.
Двигатель очень плохо запускается на горячую. Если холодный мотор запускается без проблем, а нагретый нужно запускать несколько раз, в первую очередь проверьте плунжер. Есть простой народный способ проверки – накройте ТНВД мокрой тканью, смоченной в холодной воде, меняйте ее через несколько минут, чтобы остудить агрегат. Если после этого машина завелась, то проблема скорее всего именно в плунжерной паре.
Силовой агрегат начинает «троить». Это сопровождается явным нарушением в работе мотора, появляются вибрации. Если открыть капот, вы увидите, как двигатель буквально «колотит» из-за нарушения нормального ритма работы. Проблема чаще всего в нарушении нормальной подачи топлива, причем это может быть как недостаточное количество солярки, так и ее избыток.
При разгоне или трогании с места появляются рывки. Это спровоцировано нарушением подачи топлива. Проблема бывает как едва заметной, так и ярко выраженной, нередко она усугубляется с течением времени.
Посторонние шумы в двигателе. В этом случае откройте капот и послушайте, откуда исходят стуки
Особое внимание уделите ТНВД: при нарушении работы плунжерной пары в нем появляется характерное цоканье или более громкие звуки, все зависит от типа плунжера и степени его износа.
Важно!
Говорить о том, что проблема в плунжерной паре, можно только тогда, когда исправны форсунки (не переливают топливо в цилиндры) и работают все датчики.
Неисправность может проявиться и иначе, выше перечислены лишь типичные причины и признаки, которые проявляются чаще всего. Исходить стоит и из пробега автомобиля – чем он больше, тем выше вероятность износа плунжера, для «свежих» машин подобные проблемы нехарактерны.
Разобраться в принципе работы и устройстве плунжерной пары несложно. Узел достаточно прост, но при этом имеет огромное значение в нормальной работе дизельного двигателя. Любые нарушения и износ проявляются сразу, поэтому устранять неисправности стоит как можно быстрее.
Плунжерная пара ТНВД
Одним из основных и самых сложных узлов дизельного двигателя является топливный насос высокого давления (ТНВД), агрегат, с помощью которого топливо подается таким образом, чтобы образовывать горючую взвесь, смешанную с воздухом. В свою очередь, самым важным элементом ТНВД является плунжерная пара, с помощью осуществляется подача и распределение топлива.
Плунжерная пара состоит из двух элементов: втулки и самого плунжера (удлиненного поршня, имеющего цилиндрическую форму). При работе ТНВД плунжер движется внутри втулки. Производимые им возвратно-поступательные движения обеспечивают нагнетание, а затем всасывание топлива. Плунжерная пара ТНВД имеет специальные отверстия на втулке — через них осуществляется подача топлива для нагнетания. Сам плунжер выполняет функцию золотника, с помощью которого регулируется количество подаваемого топлива.
Таким образом, плунжерная пара служит для того, чтобы отмерить точное количество топлива для подачи в цилиндр двигателя. Кроме того, с помощью плунжерной пары ТНВД обеспечивает подачу топлива под нужным давлением в определенный момент. Для того, чтобы обеспечивать качественное решение этих задач при эксплуатации дизельных двигателей, плунжерные пары должны соответствовать ряду требований.
Основное из них — необходимость исключить вероятность протечки топлива. Для этого зазор между плунжером и втулкой делается предельно малым — в пределах от 1 до 3 мкм. Чтобы обеспечить именно такой зазор, каждый плунжер подбирается к втулке индивидуально, после чего выполняется подгонка деталей друг друга.
Кроме того, поверхность втулки и плунжера закаляется до очень высокой твердости так, чтобы обеспечить долговечность такой детали. В итоге втулка и плунжер представляют собой прецизионную пару деталей, которая способна обеспечивать высокое давление впрыска топлива одновременно с подвижностью плунжера во втулке.
Требования к эксплуатации плунжерных пар ТНВД.
Плунжерная пара является тем элементом, который требует особого внимания при эксплуатации дизельного двигателя и, в частности, его топливной системы. Важнейшим требованием со стороны плунжерной пары ТНВД является использование только качественного топлива
Важно исключить вероятность попадания примесей воды, а также микроскопических частиц пыли, могущих содержаться в топливе
Так, при попадании воды в зазор между плунжером и втулкой происходит нарушение целостности защитной смазывающей пленки. В результате плунжерная пара начинает работать без смазки, с увеличенным трением, что может привести к нагреву, заклиниванию, деформации деталей. Кроме того, вода может стать причиной коррозии втулки и плунжера. В этом случае потребуется либо дорогостоящий ремонт, либо замена таких деталей.
При попадании пыли, содержащейся в горючем, плунжерная пара ТНВД также может выйти из строя — в результате заклинивания
Именно поэтому важно пользоваться только качественным топливом, а также своевременно проводить диагностику всех элементов топливной системы дизельного двигателя
В каких случаях плунжерная пара ТНВД требует ремонта или замены?
Существует несколько признаков того, что плунжерная пара вышла из строя. Так, ее неисправность может служить причиной отказа запуска дизельного двигателя. В случае, если после пуска двигатель работает нестабильно, с перебоями, также есть вероятность того, что проблема заключается в плунжерной паре. Неравномерная работа двигателя, его неспособность развить требуемую мощность, наличие постороннего звука при эксплуатации двигателя либо превышение пиковой частоты вращения — во всех этих случаях может потребоваться замена плунжерной пары ТНВД.
Для того, чтобы точно узнать причину неисправности двигателя, необходимо провести диагностику плунжерных пар. С этой целью используется специальное диагностическое оборудование, которое позволяет проверить работоспособность детали, а также выяснить степень ее износа.
В случае необходимости выполняется либо замена, либо ремонт плунжерной пары. Стоит отметить, что восстановление такого элемента требует профессионального использования специального оборудования, которое может привести геометрические размеры втулки и плунжера в исходное состояние.
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.
