Как устроен ТНВД дизельного двигателя?

ТНВД: как устроены и почему ломаются

ТНВД: как устроены и почему ломаются

Топливный насос высокого давления – обязательный и сложный компонент дизельного двигателя. Изначально ТНВД брал на себя практически все функции по подаче топлива в камеры сгорания: создавал необходимое давление и распределял топливо по форсункам. Эти задачи выполняли и выполняют насосы рядного и распределительного типа. Рядные ТНВД применялись на моторах легковых автомобилей, созданных до 2000 года. Насосы такого типа неприхотливы и выносливы, смазываются моторным маслом, но громоздки (количество плунжеров в них равняется количеству цилиндров двигателя), имеют большие потери на внутреннее трение и не способны создать достаточно высокого давления для эффективного распыления топлива.

Распределительные ТНВД устанавливаются на дизельные двигатели с количеством цилиндров от 3 до 6. В отличие от рядных ТНВД, в конструкции распределительных ТНВД присутствует лишь один или два плунжера, обеспечивающих топливом все цилиндры двигателя. Такой насос легче, компактнее, обеспечивает одинаковое давление и количество топлива для всех цилиндров двигателя. Моторы с распределительным ТНВД экономичнее, тише и мощнее. Однако они более требовательны к качеству топлива.

Самый современный вариант ТНВД – это магистральный насос. Он избавлен от функции распределения топлива по форсункам. Вместо этого, он накачивает дизтопливо в общую топливную магистраль (рампу, Common Rail), представляющую собой металлическую трубку, запаянную с обеих сторон. Каждая из форсунок двигателя соединена с рампой отдельным топливопроводом.

Магистральный насос имеет в своей конструкции до трех плунжеров (в самых современных типах – один плунжер), способных нагнетать в рампу топливо под давлением до 180 МПа. Также существуют магистральные насосы роторного типа. ТНВД системы Common Rail еще легче и компактнее, имеют минимальные потери на внутреннее трение, создают высокое давление топлива, необходимое для его быстрого и максимального распыления. Такие ТНВД созданы с очень высокой точностью, их плунжеры смазываются топливом, а потому очень требовательны к качеству и чистоте топлива.

В поисках неполадки

Часто такие симптомы как плохой и неуверенный запуск мотора, падение мощности и увеличение расхода топлива относят именно к системе Common Rail. Такой «быстрый диагноз» ставят неопытные или нечестные диагносты. На самом деле правильно проводить комплексную компьютерную диагностику двигателя, контролируя параметры наддува, подачи топлива, характеристики давления в топливной системе, параметры расходомера, характеристики системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) и заслонок системы изменения турбулентности во впускном коллекторе. Также часто к такой проблеме как невозможность запуска двигателя (при том, что стартер «крутит»), на первый взгляд вызванной топливной системой, приводят вышедший из строя датчик положения распредвала или коленвала, а также перескок ремня или цепи ГРМ (такое запросто случается при попытках завести мотор с «толкача» или со «шнурка»). В любом случае, мастер-диагност при поиске проблемы с дизельным двигателем должен не только уметь подключить диагностический сканер, но также просто обязан уметь пользоваться осциллографом, вакууметром и знать, к чему их подключать для проверки параметров всех систем двигателя.

Причины неполадок с ТНВД

Дизельная аппаратура это не только насос и форсунки, но и ряд вспомогательных и регулирующих систем. Довольно часто проблемы с Common Rail возникают из-за недостаточной производительности подкачивающей системы, которая должна подавать к ТНВД топливо под давлением в несколько бар. Дизельный двигатель может не заводиться или неуверенно работать из-за поломки подкачивающего насоса, загрязнения топливозаборника или неполадок регулятора низкого давления.

Кроме того, большинство проблем дизельной аппаратуры типа Common Rail связано с неисправностью регулирующего клапана (клапана потока (SCV)), который размещен на корпусе ТНВД. Если причина поломки или неполадки действительно кроется в клапане, его можно заменить на новый или перебрать, заменив изношенные детали. Чаще всего из-за износа приходится менять шток клапана с сердечником.

Внутренние поломки ТНВД Common Rail связаны с некачественным топливом, а именно с содержащимися в нем примесями и водой. Из-за этих факторов происходит подклинивание плунжера и клапанов, обеспечивающих циркуляцию топлива. Кроме того может ускориться износ втулок и сальников приводного вала ТНВД. В самом тяжелом случае может начаться внутренняя коррозия деталей насоса.

Также нередки случаи потери герметичности корпуса ТНВД: уплотнительные кольца крышек корпуса или фланца начнут пропускать топливо. Кстати, корпуса самых современных ТНВД Common Rail сделаны практически неразборными: они обходятся без крышек и стаканов, в которых работают плунжеры. Это повышает прочность корпуса, избавляет от проблемы с потерей герметичности, в таком ТНВД даже меньше деталей. Но если плунжер «завис», придется менять и дорогостоящий корпус насоса.

В любом случае ремонту ТНВД обязательно должна предшествовать компьютерная и инструментальная диагностика. Если по итогам диагностики в поломке виноват насос, его снимают с двигателя и диагностируют на специальном стенде, предназначенном для ремонта и настройки элементов дизельного впрыска. Стоимость ремонта ТНВД составляет минимум 100 бел. рублей.

Что такое ТНВД и его роль в работе двигателя

Топливный насос высокого давления (Injection pump в английских источниках) — узел системы питания автомобиля. Родоначальник ТНВД — Роберт Бош. Изначально устанавливался исключительно на дизельных силовых агрегатах. На легковых машинах стал использоваться с конца 30-х годов XX века. Современные автогиганты применяют этот технически сложный блок на бензиновых моторах, имеющих распределенный впрыск топлива.

Что такое ТНВД и для чего он нужен?

ТНВД — что это такое в машине? Условно можно сравнить с сердцем человека — узел, обеспечивающий бесперебойную циркуляцию крови (топлива) по организму (топливной системе). На деле назначение блока несколько шире:

• точное дозирование подаваемого топлива, где величина порции зависит от нагрузки;
• нагнетание топлива в форсунки;
• определение момента впрыска горючего в цилиндры.

Преимущество ТНВД перед карбюратором заключается именно в возможности подачи точно отмеренной порции топливно-воздушной смеси в камеры внутреннего сгорания. Это решение позволяет снизить расход топлива. Насос напрямую связан с коленчатым валом: при разгоне порции увеличиваются, при падении оборотов — уменьшаются.

Так как работа дизельных агрегатов сопряжена с высокими нагрузками, то подача солярки производится под высоким давлением, обеспечивающим полное сгорание. Бензиновые моторы работают при значительно меньшей нагрузке. Поэтому использование топливного насоса целесообразно в системах с прямым впрыском горючего (не имеющих впускного коллектора).

Подводя промежуточный итог, можно сказать: что такое ТНВД в автомобиле — это способ увеличить КПД двигателя, снизить расход потребления топлива.

Устройство и принцип работы

Схематически устройство простого рядного ТНВД можно представить следующим образом:

• поршень (плунжер), сопряженный с цилиндром (втулкой), которые работают как единое целое — плунжерная пара;
• канавки для подачи топлива к плунжерным парам;
• кулачковый вал с центробежной муфтой; вращение вала происходит посредством ремня ГРМ;
• толкатели плунжера, на которые давит кулачковый вал;
• возвратные пружины, обеспечивающие возврат плунжера;
• клапаны нагнетательные;
• штуцеры;
• рейки зубчатые;

всережимный регулятор, который активируется педалью газа.

Представляя устройство узла, несложно понять его принцип работы, схожий с работой двухтактного ДВС:

• вращается кулачковый вал;
• кулачки вала давят на толкатели плунжера;
• происходит движение плунжера по цилиндру;
• повышение давления приводит к открытию нагнетательных клапанов;
• топливо поступает через клапан к форсункам.

Конструкция насоса предусматривает подачу к форсункам не всей воздушно-топливной смеси, но только строго определенной порции. Остатки отправляются в сливные клапаны. Центробежная муфта обеспечивает подачу дизельного горючего в конкретный момент. Всережимный регулятор необходим для определения количества смеси: давление на педаль газа увеличивает объем, ослабление — уменьшает.

От механики к электронике

Механические насосы постепенно вытесняются агрегатами с электронной начинкой. Устройство и принцип работы узлов отличается тем, что все происходящие в ТНВД процессы регулируются электроникой. Здесь обеспечение максимально точного количества смеси, моментальная реакция на малейшее изменение динамики. Механическим насосам такие параметры недоступны. Электроника позволила снизить циклы нестабильного сгорания топлива, уменьшить нестабильность работы дизеля на холостом ходу.

Следующий шаг — двухфазный впрыск топлива, обеспечивающий полноту сгорания. Следствие — уменьшение выброса в атмосферу токсичных продуктов и увеличение КПД двигателя. При этом система контролирует:

• положение педали газа;
• частоту вращения распредвала двигателя;
• температуру двигателя (охлаждающей жидкости);
• скорость движения;
• величину подъема иглы форсунки;
• давление наддува воздуха;
• температуру воздуха на впуске;
• работу свечей накаливания.

ТНВД с электронными блоками управления снабжены программами самодиагностики, значительно расширяющими возможности использования насосов. Так, при возникновении ряда отказов система будет работать, обеспечивая движение транспортного средства. Полный отказ происходит при выходе из строя микропроцессоров.

Виды ТНВД

В машиностроении используются следующие виды ТНВД:

• рядные;
• распределительные;
• магистральные.

По принципу действия ТНВД делят:

• непосредственного действия с механическим приводом плунжера;
• с аккумуляторным впрыском.

Конструкция агрегатов различна, но неизменным является основной рабочий узел — плунжерная пара.

Рядные ТНВД используются на тяжелых и средних грузовиках, активно применяются в машиностроении. Неоспоримое преимущество — способность функционировать на топливе низкого качества. Простота конструкции — это надежность и неприхотливость в обслуживании. В рядных моделях количество плунжерных пар соответствует количеству цилиндров. Недостаток — громоздкость.

В распределительных насосах одна или две плунжерные пары (зависит об объема двигателя) обслуживают все цилиндры. Такая схема позволяет значительно уменьшить габариты и массу узла и обеспечивает равномерную подачу топливной смеси. Применяют агрегаты этого типа на легковых автомобилях. Популярные модели — Bosch, Lucas. Распределительные ТНВД различаются по исполнению кулачкового привода: торцевой, внутренний или внешний. Последний вариант практически не производится. Недостаток распределительных насосов — недолговечность.

Магистральные ТНВД имеют отличную от предыдущих вариантов схему. Нагнетание топлива производится плунжерами (от одного до трех), приводимыми в движение кулачковой шайбой либо валом. Дозирующий клапан отвечает за регулировку подачи топлива. Открытие и закрытие клапана обеспечивается электроникой. Агрегаты этого типа используются в топливной системе Common Rail.

Как понять, что ТНВД неисправен

Производители постоянно улучшают качество насосов, проводя испытания агрегатов в сборе и отдельных элементов. Но от возникновения неполадок никто не застрахован. Протестировать ТНВД, напичканный электроникой, без специального оборудования и программного обеспечения не представляется возможным. Как же понять, что проблемы возникли именно с этим узлом? Общие признаки таковы:

• резкое увеличение расхода топлива;
• проблемы с запуском двигателя;
• выхлопные газы черного цвета;
• едкий запах и повышенная дымность выхлопа;
• регулярное соскальзывание ремня ГРМ;
• утечки топлива;
• падение мощности ДВС;
• нестабильная работа мотора на холостых обортах.

Основная причина поломок — загрязнение плунжеров насоса (некачественное топливо, смазка и т. д.). Опасна для микронных допусков плунжера и вода, которая может содержаться в горючем.

Подводя итоги, можно сказать, что при соблюдении несложных правил эксплуатации (своевременный сервис, использование качественных ГСМ), ТНВД — надежный узел, позволяющий экономно расходовать топливо.

ТНВД: что это и зачем нужен топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления (ТНВД) обеспечивает дозированную бесперебойную подачу горючего под давлением в автомобильные топливные системы. Изначально его монтировали только на дизельные моторы, но по мере развития автомобильной промышленности он стал применяться на бензиновых двигателях с ДВС. Особенность работы автомобильного узла – точное дозирование горючего и проведение впрыска в строго определенные моменты работы силовых агрегатов.

Устройство и принцип работы ТНВД

На сегодняшний день есть несколько разных видов ТНВД, но все они имеют схожую конструкцию и функционируют по одинаковому принципу.

Топливный узел высокого давления состоит из следующих деталей:

• сопряженный со втулкой плунжер (плунжерная пара);
• приводной вал с кулачками (вращение узла обеспечивает ремень ГРМ);
• штуцер подачи горючего к плунжерной паре;
• возвратная и толкательная пружины плунжера (одна обеспечивает давление поршня на кулачковый вал, а вторая возвращает его на место);
• впускной и перепускной клапаны;
• ролики.

Принцип действия ТНВД немного похож на механизм работы двигателя внутреннего сгорания:

1. При запуске двигателя ремень ГРМ начинает вращаться и передает крутящий момент на кулачковый вал.
2. Кулачки начинают поддавливать толкательную пружину, продвигая поршень к цилиндру (при этом увеличивается давление).
3. При увеличении давления приподнимается нагнетательный клапан и производится впрыск горючего.

Воздушно-топливная смесь поступает к форсункам строго дозированными порциями, а излишки горючего отправляются в сливные клапаны. Подача топлива обеспечивается центробежной муфтой.

Необходимый объем впрыскиваемой смеси определяет всережимный регулятор. При увеличении давления на рычаг газа поступление горючего увеличивается, а при ослаблении нажатия – уменьшается.

Согласованность работы всех частей ТНВД обеспечивает:

• дозирование горючего с учетом нагрузки на двигатель;
• повышение давления воздушно-топливной смеси перед поступлением в форсунки;
• определение точного момента подачи топлива в цилиндры.

Благодаря топливному насосу увеличивается КПД силового агрегата и экономится горючее.

Разновидности и применение ТНВД

В зависимости от особенностей конструкции, выделяют несколько видов топливных насосов:

• Рядные. Насосные секции расположены в ряд, и каждая из плунжерных пар подает горючее к определенным форсункам двигателя.
• Многосекционные (V-образные). Плунжеры стоят в 2 ряда, которые находятся под углом 75-120° друг к другу. Функционирует так же, как рядный насос.
• Распределительные. Выпускаются одноплунжерные и двухплунжерные варианты. Одна или две секции насоса подают горючее во все цилиндры мотора.
• Магистральные. В них установлена впрысковая система Common Rail. Ее преимущество в том, что перед поступлением горючего к форсункам оно накапливается в специальном резервуаре (рампе). Это позволяет максимально повысить давление перед подачей топлива (выше 180 МПа), а значит, увеличить КПД от сжигания горючего.

Рядные устанавливают на средних и тяжелых грузовых авто. Плюсы их использования:

• неприхотливость к качеству горючего;
• надежность;
• простое обслуживание.

Из-за того, что в этих моделях каждая плунжерная пара обслуживает впрыском «свой» цилиндр, насосное оборудование получается очень тяжелым и громоздким. Это исключает его монтаж на небольших машинах.

В распределительных находятся 1 или 2 парных плунжера (количество зависит от вида двигателя), которые подают топливную смесь во все цилиндры. Благодаря такому устройству размеры и вес насоса становятся значительно меньше. Распределительные аппараты устанавливают на бензиновых и дизельных легковых авто, обеспечить равномерное поступление горючего во все цилиндры.Недостаток – они более чувствительны к возможным примесям, которые бывают в топливе, и менее долговечны.

Как определить неисправность ТНВД

Насосный узел отличается повышенной надежностью. Но посторонние примеси в горючем или скопившиеся на стенах топливного бака частички воды при попадании в механизм узла могут стать причиной поломки. Самостоятельно диагностировать проблему невозможно – признаки выхода узла из строя во многом схожи с теми, что бывают при неисправностях мотора и системы охлаждения.

Определить причину поможет компьютерная диагностика на стенде. Поводы для посещения СТО:

• повышение расхода горючего;
• дымный выхлоп с резким запахом;
• «плавающие» обороты холостого хода;
• сложно завести машину с первого раза;
• снижение тяги при нажатии на газ;
• протечки горючего;
• посторонние шумы в работающем двигателе.

Наиболее частая причина выхода насоса из строя – наличие сомнительных присадок и парафиновых примесей в топливе. Они оседают на подвижных частях агрегата и ухудшают смазывающие свойства горючего. Это приводит к тому, что при движении элементы сильно трутся друг о друга и перегреваются. Это приводит к деформации деталей и быстрому выходу узла из строя.

Вторая частая причина – попадание внутрь насосного механизма влаги. Осевшие на металле частички воды спровоцируют появление коррозии. Постепенно поршень и клапаны начинают подклинивать, топливо перестает подаваться в необходимых дозах. Это значительно ускорит износ сальника и втулок. Работа ТНВД будет постепенно ухудшаться и в результате агрегат выйдет из строя.

Но этих поломок можно избежать, если заправляться качественным горючим и не держать бак пустым (тогда не будет скапливаться конденсат на стенках).

Намного реже встречаются менее серьезные поломки топливного насоса:

• износ сальников кулачкового вала;
• выход из строя топливного регулятора;
• повреждения уплотнительных колец;
• износ плунжеров.

Эти неисправности менее серьезны и относительно легко устраняются при своевременном ремонте насосной системы высокого давления.

Причиной неисправной работы ТНВД не всегда является поломка агрегата. Топливная система авто – очень сложный механизм, содержащий ряд дополнительных устройств. Перечисленные выше проблемы в работе машины иногда бывают спровоцированы другими поломками:

• не работает подкачивающий насос;
• засор топливозаборника;
• износ регулятора низкого давления;
• форсунка функционирует неправильно и горючее попадает «в обратку».

Ремонт ТНВД и дополнительных элементов системы нужно проводить сразу, как только появятся первые ухудшения работы мотора. Игнорировать проблему нельзя: если продолжать ездить на неисправном авто, то повреждения будут усугубляться. В лучшем случае придется менять полностью вышедший из строя насос, а в худшем – дополнительно нужно будет потратиться на капитальный ремонт двигателя.

Стоит ли самостоятельно ремонтировать ТНВД

Вы наверняка встречали множество фото- и видеоинструкций, как снять насос, разобрать его, отремонтировать, а затем поставить на место.На первый взгляд, кажется все просто, и возникает желание сэкономить на визите в СТО. Но этого делать не стоит по следующим причинам:

• Конструкция узла сложная, и без компьютерной диагностики невозможно точно установить причину неисправности. А попытки «угадать» и отремонтировать могут привести к дополнительным повреждениям.
• Сложность монтажа и демонтажа агрегата. Помимо того, что это кропотливый труд, есть риск сломать крепления проводков при снятии или установке узла, а это дополнительные сложности в ремонте.
• Регулировка угла зажигания. Настройки нужно делать с помощью специальных приборов, «на слух» такую операцию проводить нежелательно. Слишком ранний угол приводит к тому, что педаль газа становится жесткой, а если резко на нее нажать – появляется звон. Это не позволяет двигателю работать с полной отдачей.

Самостоятельно допускается ремонтировать только мелкие протечки. Для этого не нужно снимать ТНВД – все места, где выступают жидкости, замазываются эпоксидной пастой. Сварку для заделки швов использовать нельзя: нагрев может спровоцировать деформацию элементов.Капитальный ремонт с полной заменой плунжерных элементов, подшипников, РТИ и клапанов в зависимости от марки авто обойдется в среднем в 10-15 тысяч рублей, плюс приобретение запчастей. К счастью, «капиталка» требуется довольно редко. Для устранения большинства поломок потребуется заменить 1-2 запчасти, а это стоит значительно дешевле. Если причина проблемы окажется во вспомогательных элементах системы, то ремонт обойдется недорого. Но точно неисправность можно выявить только с помощью компьютерной диагностики на стенде. В большинстве СТО эта услуга входит в стоимость ремонта.

Если же ТНВД полностью вышел из строя и мастера рекомендуют не ремонтировать его, а заменить на новый, то расходы будут выше. Демонтаж старого узла и установка нового будет стоить в пределах 5000-9000 тысяч рублей, плюс приобретение рабочего агрегата. В зависимости от типа узла, придется отдать от 18000 до 38000 рублей. Но есть возможность сэкономить, приобретая б/у запчасть, тогда устройство можно купить за 9000-15000 рублей.

Покупать насос нужно в магазинах, специализирующихся на продаже запасных частей, а не «с рук» или на разборках. Последние варианты выгоднее, но всегда есть риск приобрести неработающий агрегат, а в магазинах все б/у запчасти протестированы и находятся в рабочем состоянии.

ТНВД – один из основных компонентов топливной системы. Благодаря ему обеспечивается дозированное поступление топливной смеси. Современные насосы при правильной эксплуатации служат долго, обеспечивая эффективную работу мотора, и очень редко ломаются. Если же случилась неприятность, и ТНВД функционирует плохо, то не нужно откладывать визит на СТО: своевременное устранение неисправностей позволит избежать дорогостоящего ремонта.

Топливный насос высокого давления (ТНВД): принцип работы, виды и неисправности

Дизельный двигатель работает на тяжёлом топливе, которое в обычных условиях практически не испаряется. Поэтому для обеспечения полного сгорания в цилиндрах дизеля, горючее необходимо максимально качественно распылить форсункой прямого впрыска. Для этого создаётся перепад давления, измеряемый сотнями атмосфер, что помимо прочего ещё и необходимо из-за высокой степени сжатия такого двигателя.

Следовательно, топливная аппаратура должна быть значительно усложнена по сравнению с обычным бензиновым мотором, даже прямого впрыска. Кроме подкачивающего, ставится ещё и насос высокого давления – ТНВД.

Что из себя представляет топливный насос высокого давления

Общим для всех многочисленных разновидностей ТНВД является значительное механическое сжатие дизтоплива, попадающего между плунжером или аналогичной по назначению деталью с одной стороны и подпружиненным клапаном с другой.

Любую жидкость можно считать практически несжимаемой, солярка не исключение. Поэтому давление может достигать тысяч атмосфер, особенно на современных моторах со сверхтонким распылением и электронным дозированием.

На каких двигателях устанавливается

Помимо дизелей, такие насосы могут применяться в бензиновых с прямым впрыском. Но всё же свойства бензина не требуют настолько значительного сжатия. Компрессия там ниже, да и распылять лёгкое топливо проще.

Не применяются ТНВД в двухтактных дизелях, где горючее смешивается с воздухом в картере перед тактом продувки. Но такие моторы сейчас практически не используются на автомобилях.

Устройство и принцип работы ТНВД

Классический образ насоса высокого давления содержит в своём составе:

• Поршень в цилиндре, который в подобной технике принято называть плунжером, тем самым подразумевая очень точную подгонку с практически отсутствующим зазором и работу в жидкостной среде;
• Вал с кулачками, который при вращении давит на плунжеры снизу через толкатели, заставляя их перемещаться с большим усилием, сжимая надплунжерный объём;
• Каналы, по которым подаётся топливо к плунжерам, с клапанами, срабатывающими на обратном ходе;
• Штуцеры с металлическими трубками, подающие топливо под давлением к форсункам;
• Регулирующие рейки, клапаны, дозаторы и прочую аппаратуру.

Для обеспечения конкурентоспособных характеристик двигателей от механики в питающей аппаратуре приходится уходить, передавая регулирующие и распределяющие функции электронике.

Классификация

ТНВД можно различать по организации плунжерной системы, их приводу и способу дозирования топлива

Многоплунжерные (Рядные и V-образные)

Распространённые ранее многоплунжерные насосы схематично имели простую конструкцию, где на каждый плунжер работал свой кулачок вала, а надплунжерное пространство заканчивалось штуцером, соединённым с форсункой отдельного цилиндра двигателя. При набегании кулачка на каждый плунжер давление на форсунке резко нарастало, после чего открывался её клапан и происходил впрыск.

Регулирование количества топлива производилось поворотом плунжеров через рейку, а момент впрыска изменялся центробежной муфтой привода кулачкового вала.

На многоцилиндровых двигателях компактность конструкции обеспечивалась двухрядным расположением плунжерных пар по V-образной схеме с двумя управляющими рейками.

Распределительные

Распределительные насосы имели лишь один плунжер, приводимый в действие кулачковой вращающейся шайбой. Отсечка нужного количества топлива производится поворотом корпуса нагнетающего цилиндра.

Распределяет топливо по форсункам сам поршень, вращаясь вместе с кулачковой шайбой с приводом от двигателя. Получалась очень компактная конструкция, хорошо подходящая к легковым дизелям, но излишне нагруженная, отсюда и недолговечная.

Магистральные (Common Rail)

Наиболее совершенная система имеет в своём составе единый насос, роль которого сводится к созданию и поддержанию давления в общей для всех форсунок рампе. Все функции по своевременному открытию и дозированию подаваемого топлива возлагаются на форсунки.

Форсунка системы Common Rail представляет собой электрически управляемый клапан, который способен очень быстро открываться и полностью закрываться, находясь под значительным давлением.

Приводится клапан управляющим давлением, а открывается электрическим сигналом от блока управления. Используются как электромагнитные, так и пьезоэлектрические инжекторы, что ещё больше увеличивает быстродействие.

Стало возможным применять многократный впрыск за один рабочий такт, разделив питание цилиндра на предварительное (пилотное) и несколько основных. Всё это влияет на экономичность и чистоту выхлопа.

Само устройство насоса базируется на том же принципе сжатия топлива плунжером через систему из двух клапанов. Привод может быть, как кулачковым валом, так и шайбой. Количество плунжеров разное, причём на частичных нагрузках некоторые не задействованы.

Признаки неисправности ТНВД

Всякая проблема с ТНВД ведёт к нарушению оптимального горения в цилиндрах. Отсюда и внешние проявления, подобные таковым в любом двигателе внутреннего сгорания:

• снижение мощностных и динамических показателей;
• дымность выхлопа;
• неуверенный запуск холодного или нагретого двигателя;
• увеличенный расход дизельного топлива;
• жёсткая работа и стуки в двигателе.

Практически все неисправности могут быть связаны с насосом или форсунками, поэтому проверка должна носить комплексный характер.

Внутренние поломки насоса высокого давления и их причины

ТНВД очень чувствительны к качеству топлива, особенно к наличию в его составе твёрдых включений, серы и воды. Несмотря на тщательную многоступенчатую фильтрацию полностью избежать повышенного износа не всегда удаётся.

Снижение давления становится следствием износа плунжерных пар. Топливо плохо распыляется, двигатель дымит и работает жёстко. Возможны отклонения по отдельным цилиндрам, что приводит к росту вибронагруженности.

Износ и подклинивание регулирующего механизма может стать причиной отклонений в настройке момента впрыска, что для дизеля равносильно изменению опережения зажигания бензиновых моторов.

Диагностика и ремонт ТНВД

Проверка топливной аппаратуры дизеля требует специализированного оборудования, своими силами можно лишь грубо убедиться в элементарной работоспособности, например, ослабляя штуцеры питания форсунок на старых механических насосах.

Современный ТНВД, да ещё с электрическим приводом, без диагностической аппаратуры не проверить. Надо располагать манометром для очень высокого давления, порядка двух тысяч атмосфер, сканером, опрашивающим датчики и сверяющим показатели с номинальными, форсуночным стендом.

Главное – знать взаимодействие всех узлов системы подачи топлива. Иначе отклонение в работе какого-нибудь клапана может стать причиной выбраковки дорогостоящего насоса.

На стенде насос выводится в калибровочный режим с прокачкой жидкости, строго нормированной по параметрам и очищенной. От качества топлива тоже многое зависит.

Замеряется давление и параметры расхода, их соответствие табличным во всех тестовых режимах. Только после этого выдвигаются версии и производится ремонт или замена.

Что такое ТНВД на дизельном мотороре, как работает, в каких разновидностях выпускается

Любой автомобильный двигатель является сложным механизмом, который складывается из ряда важных агрегатов. Если брать дизельные моторы, то в их конструкции важное место занимают топливные насосы.

Что такое ТНВД

Понять, что такое ТНВД в машине, легко. Под этой аббревиатурой подразумевается топливный насос высокого давления. Находится ТНВД в дизельном двигателе, хотя, встречается и в некоторых бензиновых моторах. Этот агрегат отвечает за подачу топливной смеси под высоким давлением. Именно в этом заключается основа функционирования любого дизеля.

Дальше нам предстоит рассмотреть принцип работы этой детали, её устройство и существующие разновидности. А также изучим причины установки ТН высокого давления на бензиновые моторы.

Как работает ТНВД дизельного мотора

Работа дизельного двигателя сложная и многоэтапная. Важную, даже основную роль играет насосный механизм высокого давления. Многим будет интересно изучить принцип работы ТНВД, чем мы сейчас и будем заниматься.

Топливная масса под давлением поступает на форсунки. Этот процесс должен происходить не произвольно, а в определённый момент. Он контролируется автоматической системой. Задачей топливной системы высокого давления является создание нужного давления. За счёт полного сгорания топлива в цилиндрах пользователь получает максимальную мощность двигателя.

Устройство и принцип работы ТНВД организованы таким образом, чтобы рабочее давление превышало отметку в 150 Мпа. Это очень высокий показатель. Для его достижения насос должен соответствовать ряду требований. Например, материал для изготовления этой детали должен быть сверхпрочным и надёжным. Производители используют особый сплав алюминия АЛ9.

В конструкции насоса присутствует плунжерная пара. Это цилиндр небольшого диаметра и стержень соответствующего размера. Для этих деталей используется особая марка стали, которая рассчитана на высокие рабочие нагрузки (25Х5МА). К этим деталям предъявляются очень высокие требования.

От частоты вращения коленвала зависит количество дизеля, отправляемого на подачу, и момент, в который это происходит. За счёт выжимания педали газа увеличивается нагрузка и мотор получает нужную порцию горючего. Если насосная система находится в исправном состоянии и работает без перебоев, то мотор будет работать слаженно и равномерно.

Устройство ТНВД дизельного двигателя может отличаться в зависимости от типа механизма. Выделяют 4 основных разновидности насосов, которые устанавливаются на дизельные агрегаты.

Виды насосов высокого давления для подачи дизельного топлива

На разных моторах, которые отличаются модификацией и поколением, могут устанавливаться различные топливные насосы. Всего выделяют четыре разновидности топливного насоса высокого давления, которые используются в дизельных двигателях.

Рядные ТНВД

Такие устройства отличаются наличием у каждого цилиндра индивидуальной плунжерной пары. Они сосредоточены в едином корпусе, при этом, топливо подаётся через отдельные каналы. Принцип работы такого агрегата выглядит следующим образом:

• плунжер приводится в движение за счёт вращения кулачкового вала, который оснащён приводом, идущим от коленвала мотора;
• толкатель заставляет плунжер передвигаться по втулке;
• при заданном давлении выпускной клапан открывается, за счёт чего топливная смесь направляется в рабочий цилиндр;
• для регулирования времени подачи топлива и его количества может использоваться механическая система или электронная.

Рядный ТНВД

Насосные системы рядного типа зарекомендовали себя с хорошей стороны. Они надёжные и выносливые. Сейчас такие устройства используются на больших автомобилях. Для легковых авто выбираются другие механизмы.

Распределительный ТНВД двигателя

Здесь присутствует лишь несколько плунжеров, которые отвечают за регулирование давления топлива. Для подачи топливной смеси используется распределительная головка и каналы. Такие механизмы полюбились автомобилистам из-за ряда важных преимуществ:

• небольшие габариты и уменьшенная масса позволяют без проблем использовать их в конструкции легковых авто;
• подача топлива всегда происходит равномерно.

Среди недостатков стоит выделить низкий рабочий ресурс, причиной этому служит увеличенная нагрузка на плунжерные пары.

Распределительный ТНВД

Магистральные топливные насосы

Этими механизмами оснащены практически все современные авто с дизельными моторами, на которых стоит аккумуляторная система подачи топливной массы Common Rail. Отличается такой механизм подачей топлива сразу в топливную рампу, которая выступает аккумулирующей ёмкостью.

Конструкция создана таким образом, что процессы нагнетания топлива и его впрыска разделяются. За счёт этого процессы становятся более управляемыми. Чаще всего производители устанавливают модели с 1-3 плунжерными парами, которые приводятся в действие за счёт пружин или сжатой газовой смеси. Не являются редкостью модели с гидравликой.

Самыми современными являются такие механизмы. Но для их работы необходимо использовать топливо высокого качества. В противном случае будет снижаться качество их работы и долговечность.

Подкачивающий насос дизельного двигателя

Подкачивающая насосная система выполняет сразу два процесса:

1. На подготовительном этапе топливо проходит очистку посредством фильтров, которые убирают твёрдые элементы из его состава.
2. Рабочий этап заключается в передаче очищенного топлива дальше по системе.

Подкачивающий насос

Во время работы помпы низкого давления дизель подаётся в несколько завышенном объёме. За счёт работы подкачивающего насоса давление приходит в норму в моменты воздействия на мотор высокой нагрузки.

Зачем устанавливается ТНВД на бензиновом двигателе

Раньше подобные механизмы можно было встретить только на дизельных моторах. Когда появились инжекторные бензиновые агрегаты, возникла необходимость в установке подобных деталей и на такие механизмы. В силовых агрегатах инжекторного типа горючее подаётся к форсункам под высоким давлением. Это не единственная функция ТНВД на бензиновом двигателе, хотя и основная. Эти устройства отвечают ещё за некоторые важные функции:

• регулирование количества топливной массы, которая идёт на подачу;
• контроль момента, когда должен осуществляться впуск горючего на каждый цилиндр.

На другие типы бензиновых моторов подобные системы не устанавливаются.

Такие системы, хоть и создаются из прочного материала с чётким соблюдением высоких требований относительно безопасности и надёжности, всё равно нуждаются в регулярном обслуживании и контроле. Только слаженная работа этого механизма будет обеспечивать бесперебойную работу авто даже после длительного простоя и в лютые морозы. Поверьте, лучше периодически проверять состояние насоса и силового агрегата в целом, чем тщетно пытаться завести автомобиль.

Топливный насос высокого давления (ТНВД): виды, устройство, принцип работы

Топливный насос (сокращенно ТНВД) предназначен для выполнения следующих функций — подачи горючей смеси под высоким давлением в топливную систему ДВС, а также регулирования его впрыска в определенные моменты. Именно поэтому топливный насос считается наиболее важным устройством для дизельных и бензиновых двигателей.

Преимущественно ТНВД применяются, конечно же, в дизельных двигателях. А в бензиновых двигателях ТНВД встречаются лишь в тех агрегатах, на которых используется система непосредственного впрыска топлива. При этом насос в бензиновом двигателе работает куда с меньшей нагрузкой, поскольку такое высокое давление, как в дизеле не требуется.

Основные конструктивные элементы топливного насоса — плунжер (поршень) и цилиндр (втулка) малого размера, которые объединяются в единую плунжерную систему (пару), изготовленную из высокопрочной стали с большой точностью.

На самом деле изготовление плунжерной пары довольно трудная задача, требующая специальных высокоточных станков. На весь Советский союз был, если не изменяет память, всего один завод, на котором изготавливались плунжерные пары.

Как делают плунжерные пары в нашей стране сегодня можно увидеть в этом видео:

Между плунжерной парой предусматривается очень маленький зазор, так называемое прецизионное сопряжение. Это отлично показано в видео, когда плунжер очень плавно, с зависанием под действием собственного веса входит в цилиндр.

Итак, как мы уже сказали ранее, топливный насос применяется не только для своевременной подачи горючей смеси в топливную систему, но и для распределения его через форсунки в цилиндры в соответствии с типом двигателя.

Форсунки – связующее звено в этой цепи, поэтому они соединены с насосом трубопроводами. С камерой сгорания форсунки соединяются нижней распылительной частью, оснащенной небольшими отверстиями для эффективного впрыска топлива с дальнейшим его воспламенением. Определить точный момент впрыска ТС в камеру сгорания позволяет угол опережения.

Типы топливных насосов

В зависимости от особенностей конструкции различают три основных типа ТНВД – распределительный, рядный, магистральный.

Рядный ТНВД

Этот тип топливного насоса высокого давления оснащается плунжерными парами, расположенными рядом друг с другом (потому и такое название). Их количество строго соответствует количеству рабочих цилиндров двигателя.

Таким образом, одна плунжерная пара обеспечивает подачу топлива в один цилиндр.

Пары устанавливаются в насосном корпусе, в котором предусмотрены каналы входа и выхода. Запускается плунжер при помощи кулачкового вала, соединенного, в свою очередь, с коленвалом, от которого и передается вращение.

Кулачковый вал насоса, при вращении кулачками воздействует на толкатели плунжеров, заставляя их двигаться внутри втулок насоса. При этом поочередно открываются и закрываются впускные и выпускные отверстия. При движении плунжера вверх по втулке создается давление, необходимое для открывания нагнетательного клапана, через который топливо под давлением направляется по топливопроводу к определенной форсунке.

Момент подачи топлива и регулировка его количества, необходимого в конкретный момент времени может осуществляться либо с помощью механического устройства, либо с помощью электроники. Такая регулировка нужна для корректировки подачи топлива в цилиндры двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (оборотов двигателя).

Механическое управление обеспечивается за счет использования специальной муфты центробежного типа, которая закреплена на кулачковом валу. Принцип действия такой муфты заключен в грузиках, которые находятся внутри муфты и имеют возможность перемещаться под действием центробежной силы.

Центробежная сила изменяется с ростом (или уменьшением) величины оборотов двигателя, благодаря чему грузики либо расходятся к внешним краям муфты, либо снова сближаются к оси. Это приводит к смещению кулачкового вала относительно привода из-за чего и изменяется режим работы плунжеров и, соответственно, при увеличении частоты вращения коленвала двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, а поздний, как вы догадались, при снижении оборотов.

Рядные топливные насосы весьма надежны. Их смазка осуществляется моторным маслом, поступающим из системы смазки двигателя. Они совершенно не привередливы к качеству топлива. На сегодняшний день применение таких насосов из-за их громоздкости ограничено грузовыми автомобилями средней и большой грузоподъемности. Примерно до 2000 года они применялись и на легковых дизельных моторах.

Распределительный ТНВД

В отличие от рядного насоса высокого давления, у распределительного ТНВД может быть либо один, либо два плунжера в зависимости от объема двигателя и, соответственно, необходимого объема топлива.

И эти один или два плунжера обслуживают все цилиндры двигателя, которых может быть и 4, и 6, и 8, и 12. Благодаря своей конструкции, в сравнении с рядными ТНВД, распределительный насос более компактен и меньше весит, и при этом способен обеспечить более равномерную подачу топлива.

К основному недостатку данного типа насосов можно отнести их относительную недолговечность. Распределительные насосы устанавливаются только в легковые автомобили.

Распределительный ТНВД может оснащаться различными типами приводов плунжера. Все эти типы привода являются кулачковыми и бывают: торцевыми, внутренними, внешними.

Наиболее эффективными считаются торцевые и внутренние приводы, которые лишены нагрузок, создаваемых давлением топлива на приводной вал, вследствие чего они служат несколько дольше, нежели насосы с внешним кулачковым приводом.

Кстати, стоит отметить, что импортные насосы фирм Bosch и Lucas, наиболее часто использующиеся в автомобилестроении оснащены именно торцевым и внутренним приводом, а внешний привод имеют насосы серии НД отечественного производства.

Торцевой кулачковый привод

В этом типе привода, используемом в насосах Bosch VE, основным элементом является распределительный плунжер, предназначенный для создания давления и распределения топлива в топливных цилиндрах. При этом плунжер-распределитель совершает вращательные и возвратно-поступательные перемещения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

Возвратно-поступательное перемещение плунжера осуществляется одновременно с вращением кулачковой шайбы, которая, опираясь на ролики, перемещается вдоль неподвижного кольца по радиусу, то есть, как бы обегает его.

Воздействие шайбы на плунжер обеспечивает высокое давление топлива. Возврат плунжера в исходное состояние осуществляется благодаря пружинному механизму.

Распределение топлива в цилиндрах происходит за счет того, что приводной вал обеспечивает вращательные движения плунжера.

Величина подачи топлива может быть обеспечена с помощью электронного (электромагнитный клапан) или механического (центробежная муфта) устройства. Регулировка осуществляется за счет поворота на определенный угол неподвижного (не вращающегося), регулировочного кольца.

Цикл работы насоса состоит из следующих стадий: закачка порции топлива в надплунжерное пространство, нагнетание давления за счет сжатия и распределение топлива по цилиндрам. Затем плунжер возвращается в исходное положение и цикл повторяется заново.

Внутренний кулачковый привод

Внутренний привод применяется в распределительных ТНВД роторного типа, например, в насосах Bosch VR, Lucas DPS, Lucas DPC. В таком типе насоса подача и распределение топлива осуществляется посредством двух устройств: плунжера и распределительной головки.

Распределительный вал оснащается двумя противоположно-расположенными плунжерами, которые обеспечивают процесс нагнетания топлива, чем меньше расстояние между ними, тем выше давление топлива. После нагнетания давления топливо устремляется к форсункам по каналам распредголовки через нагнетательные клапана.

Подачу топлива к плунжерам обеспечивает специальный подкачивающий насос, который может отличаться в зависимости от типа своей конструкции. Это может быть либо шестеренчатый насос, либо роторно-лопастной. Подкачивающий насос находится в корпусе насоса и приводится в действие приводным валом. Собственно, он прямо на этом валу и установлен.

Распределительный насос с внешним приводом рассматривать не будем, поскольку, скорее всего, их звезда близка к закату.

Магистральный ТНВД

Такой вид топливного насоса применяется системе подачи топлива Common Rail, в которой топливо перед тем, как поступить к форсункам сначала накапливается в топливной рампе. Магистральный насос способен обеспечить высокую подачу топлива — свыше 180 МПа.

Магистральный насос может быть одно-, двух- или трехплунжерным. Привод плунжера обеспечивается кулачковой шайбой или валом (тоже кулачковым, разумеется), которые в насосе совершают вращательные движения, проще говоря, крутятся.

При этом в определенном положении кулачков, под действием пружины плунжер перемещается вниз. В этот момент происходит расширение компрессионной камеры, за счет чего в ней снижается давление и образуется разряжение, которое заставляет открыться впускной клапан, через который топливо проходит в камеру.

Поднятие плунжера сопровождается увеличением внутрикамерного давления и закрытием клапана впуска. При достижении давления, на который настроен насос, открывается выпускной клапан, через который топливо нагнетается в рампу.

В магистральном насосе управление процессом подачи топлива реализуется дозирующим топливным клапаном (который приоткрывается или закрывается на необходимую величину) при помощи электроники.