Что такое плунжер и чем он отличается от поршня

Что такое плунжер

Конструкция состоит из двух частей и называется пл

Конструкция состоит из двух частей и называется плунжерная пара. Первая – плунжер, от которого и прошло название – представляет собой одну из разновидностей поршня. Узел может обеспечить очень высокие рабочие параметры за счет точной подгонки элементов. Вторая часть – втулка плунжера или гильза, внутри которой и ходит основная деталь.

В процессе работы внутренний элемент совершает движения вверх-вниз в полости внешнего. Обычно в корпусе есть каналы, через которые в систему заходит дизельное топливо, а затем подается в цилиндры под высоким давлением. Поршень и гильза – это высокоточные изделия, плунжерная пара – основной рабочий элемент топливного насоса высокого давления (ТНВД).

На заметку! 

В некоторых моделях авто (в частности, в двигателях Рено) есть блок термоплунжеров, они отвечают за нагревание охлаждающей жидкости, чтобы быстрее поднять температуру ТНВД до рабочих показателей.

Видео

Характеристики и принцип работы

Характеристики плунжера в ТНВД следующие:

  • Обе детали пары выполнены из высокопрочного сплава, сверхточно подогнаны между собой.
  • Допустимый зазор 1-3 мкм.
  • Втулка имеет отверстия, через которые подается и отводится горючее.
  • Кроме герметичности, соединение выдерживает нагрузки и прочие воздействия.

Плунжерный механизм состоит из втулки и плунжера. Плунжер работает как поршень, а втулка как гильза. Плунжер совершает движения вперед и назад внутри неподвижной втулки. От его движения, внутри механизма по каналам перемещается жидкость (в нашем случае топливо), затем выдавливается в пространство, находящееся над плунжером.

Схема работы пары будет такой:

 начальная позиция плунжера – в нижней части втулк

  1. начальная позиция плунжера – в нижней части втулки. В это положение его возвращает пружина;
  2. кулачковый вал толкает плунжер, сдвигая его вверх, повышая давление горючего в пространстве над ним;
  3. когда давление достигает нужной силы, срабатывает клапан, выбрасывая горючее под давлением к форсункам, а из них, в камеры сгорания;
  4. затем, кулачок вала поворачивается, перестает давить на плунжер, и тот возвращается на место, под воздействием пружины;
  5. далее цикл повторяется заново.

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.

Принцип действия плунжерной пары

(последовательность фаз)Вращение кулачкового вала ТНВД преобразуется непосредственно в возвратно-поступательное движение роликового толкателя, приводящего в действие плунжер Движение плунжера в направлении к его ВМТ называется ходом нагнетания.Возвратная пружина возвращает плунжер к его НМТ. Пружина рассчитана так, что даже при максимальных частотахвращения кулачкового вала ТНВД ролик не отходит от кулачка; отскок и вместе с ним удар ролика по кулачку при длительной эксплуатации привели бы к разрушению поверхностей кулачка или ролика. Плунжерная пара работает по принципу перетока топлива с управлением регулирующей кромкой 5. Этот принцип используется в рядных ТНВД серии РЕ и индивидуальных ТНВД серии PF. В НМТ плунжера подводящий канал 2 гильзы 3 и канал 6 слива топлива открыты. Благодаря им топливо может перетекать под давлением подкачки из полости впуска в камеру 1 высокого давления. При движении вверх плунжер закрывает отверстие подводящего канала своим верхним торцом. Этот ход плунжера называется предварительным. При дальнейшем движении плунжера вверх давлениерастет, что приводит к открытию нагнетательного клапана над плунжерной парой. При применении нагнетательного клапана постоянного объема плунжер дополнительно совершает втягивающий ход. После открытия нагнетательного клапана топливо во время активного хода через магистраль высокого давления направляется к форсунке, которая впрыскивает точно дозируемое количество топлива в камеру сгорания двигателя. Когда регулирующая кромка плунжера открывает перепускной канал, активный ход плунжера завершается. С этого момента топливо в форсунку не нагнетается, поскольку во время остаточного хода оно через продольную и спиральную канавки из камеры высокого давления направляется в перепускной канал. Давление в плунжерной паре при этом падает. По достижении ВМТ плунжер меняет направление своего движения на противоположное. Топливо при этом через спиральную и продольную канавки поступает обратно из перепускного канала в камеру высокого давления. Это происходит до тех пор, пока регулирующаякромка вновь не перекроет перепускной канал. При продолжении обратного хода плунжера над ним возникает область низкого давления. С освобождением подводящего канала верхним торцом плунжера топливо вновь поступает в камеру высокого давления. Цикл начинается снова.

Последовательность работы плунжерной пары

  1. Камера высокого давления
  2. Подводящий канал
  3. Гильза плунжера
  4. Плунжер
  5. Регулирующая кромка
  6. Перепускной капал А полный ход плунжера

Устройство и требования к изготовлению

Как уже было отмечено выше, плунжерная пара состоит из двух элементов, каждый из которых предназначен для выполнения четко определенных функций:

  1. Плунжер. Изготавливается в виде металлического цилиндра, длина которого существенно превосходит диаметр. Основное назначение детали – возвратно-поступательное движение внутри втулки.
  2. Втулка. Также изготавливается из высокопрочного металла в виде полого цилиндра. Внутри детали располагаются отверстия, предназначенные для подачи или отвода топлива (для ТНВД дизельного двигателя) или других рабочих жидкостей (для обычного насоса и различных гидромашин).

Ключевое требование к плунжерной паре состоит в обеспечении герметичности узла при одновременном свободном перемещении плунжера внутри поршня. Для решения задачи при изготовлении деталей требуется тщательно соблюдать геометрические размеры, а в дополнение к этому поверхности обоих элементов тщательно обрабатываются, благодаря чему достигается плотность примыкания друг к другу. Стандартным считается зазор между поршнем и втулкой составляющий 1-3 мкм. Сказанное объясняет, почему плунжерную пару нередко называют прецизионной, что буквально означает «высокоточная».

Эксплуатация рассматриваемого узла сопровождается высоким давлением и серьезным уровнем сопутствующих нагрузок. Поэтому, помимо герметичности, к плунжерной паре предъявляются серьезные требования в части прочности и устойчивости к различным физическим воздействиям. Как следствие – для изготовления узла применяются высокопрочные и износоустойчивые марки стали и современное оборудование, способное обеспечить нужную степень точности геометрических размеров деталей и необходимые технологии обработки металла. Долговечность и надежность плунжерной пары являются одним из ключевых факторов, благодаря которым обеспечиваются впечатляющие характеристики дизельного двигателя в целом.

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.

Признаки неисправности и причины

При возникновении неисправностей в плунжерной паре, появляются следующие признаки:

  • затрудненный пуск мотора;
  • ощутимое падение мощности, либо плавающие обороты;
  • возникновение постороннего шума при работе;
  • возрастание потребления топлива;
  • дымность выхлопа.

Причины

  • Самой распространенной причиной износа является топливо низкого качества. Не стоит покупать солярку с рук, непонятно у кого и дешево.
  • Вторая причина — применение керосина и прочих неподходящих веществ, вместо специальных присадок в зимнее время.
  • Попадание мусора по причине неисправного фильтра.

При первых же признаках нужно обращаться к специалистам за помощью. Промедление может обернуться новыми поломками и дорогостоящим ремонтом. Самостоятельно починить ТНВД вы может быть и сможете, а вот отрегулировать его без специального стенда весьма проблематично.

Принцип работы и разновидности

Чтобы разобраться во всех особенностях плунжерной пары, необходимо понять принцип ее действия. Все достаточно просто:

  1. Изначально плунжер находится в нижней части гильзы. Такое положение обеспечивается благодаря специальным пружинам.
  2. За счет воздействия кулачкового механизма внутренний элемент начинает движение.
  3. Плунжер двигается по гильзе вверх. В полость подается дизельное топливо через специальные каналы в корпусе. Давление достигает максимума, когда поршень приходит в верхнюю точку.
  4. В момент, когда показатели давления повышаются до определенного значения, открывается клапан, дизтопливо через форсунку распыляется в камере сгорания.
  5. За счет возвратной пружины плунжер перемещается вниз и цикл повторяется, пока двигатель работает.

Что касается разновидностей, в дизельных двигателях используется два основных варианта. Первый – стандартный, со сплошным плунжером. Второй отличается особой просечкой кольцеобразной формы. Благодаря ей в процессе работы поршень не только подает топливо в цилиндры, но и собирает остатки и возвращает их в основную магистраль. Такой вариант сложнее в изготовлении и обходится дороже, зато солярка расходуется на порядок эффективнее.

Важно! Узнать о типе плунжера можно из технической информации по марке двигателя автомобиля. Можно посмотреть фото в сети, чтобы точно знать, как выглядит плунжерная пара на вашем авто.

Отличие от поршня

Принцип работы поршня и плунжера одинаковый, однако они существенно отличаются друг от друга. Основные отличия поршня от плунжера такие:

  • Уплотнительные кольца или манжеты (резинки) расположены на поршне, а у плунжера уплотнение на гильзе;
  • Плунжер в отличие от поршня имеет длину, многократно больше, чем его диаметр;
  • Для изготовления поршней применяется алюминиевый сплав или керамика (в суперсовременных моторах), для плунжера высокопрочные стали;
  • Зазор между поршнем и гильзой для автомобиля ваз составляет 0,05-0,07 мм., для плунжерной пары – 1-3 мкм (0,001-0,003 мм), это в 10 раз меньше.

Теги