Топливный насос высокого давления тнвд дизельного двигателя

Топливный насос высокого давления (ТНВД)

Топливный насос высокого давления (популярная аббревиатура —ТНВД) является обязательным элементом узла подачи горючей смеси, которая направляет бензин / дизельное топливо напрямую в цилиндр. Узел бывает многоплунжерным, распределительным и магистральным, применяется на дизельных и бензиновых ДВС.

Ниже подробно рассмотрим особенности и устройство детали, поговорим о классификации, назначении, основных неисправностях и прочих моментах. Отдельно приведем описание ТНВД в автомобиле Камаз, симптомы неисправности и рекомендации по ремонту.

Что такое топливный насос высокого давления в дизеле, назначение

Являясь неизменным элементом авто, топливный насос предназначен для подачи горючего сразу к форсункам, а иногда сначала к топливной рампе. После этого солярка / бензин распрыскивается и зажигается в полости цилиндра.

Простыми словами, ТНВД необходим для создания оптимального давления, которое должно быть выше той компрессии, которая создается внутри камеры сгорания. В среднем эта величина составляет от 200 до 2000 бар, зависит от типа, конструктивных и иных особенностей.

Классификация и устройство ТНВД

Конструктивно топливный насос высокого давления бывает нескольких видов, имеющих схожий принцип действия и разную конструкцию. Рассмотрим каждый из видов подробнее.

Многоплунжерные

Особенность — наличие индивидуальных плунжеров для каждого цилиндра. Такие виды насосов бывают двух видов:

  1. V-типа — установлены под 75-120-градусным углом в 2-рядном исполнении;
  2. Рядные — смонтированы в однорядном исполнении и находятся друг возле друга.

В рядных насосах горючее подается к форсункам двигателя по определенному алгоритму с помощью механического привода и кулачков. Последние управляют плунжерной парой и обеспечивает ее перемещение.

При движении поршня вниз топливо втягивается, а вверх — формируется давление, и после подается горючее. Время открытия рассчитывается с помощью ЭБУ, получающего команды от нескольких датчиков, контролирующих позицию педали акселератора и частоту работы коленвала.

В V-образных ТНВД узел перемещения плунжеров объединен с рейками, которые действуют на втулочный элемент. Благодаря этому, устройство занимает меньше места, имеет большую жесткость, укороченный вал кулачков и повышенное давление подачи топлива.

Распределительные

В таких ТНВД предусмотрен один-два плунжера, обеспечивающие подачу горючего прямо в камеру сгорания. Число цилиндров — 4-12. Распределительный тип насосов высокого давления популярен в легковых машинах, ведь на грузовых автомобилях они подлежат более быстрому износу. Такой вид насосов чаще всего встречается на бензиновых моторах.

Плунжерный привод имеет вид кулачкового механизма роторного, внешне приводного и торцевого типа. Последний вариант наиболее популярный, ведь требует наличия только одной плунжерной пары. Внешне приводные системы почти не используются из-за низкой надежности.

В роторных приводах предусмотрена лишь одна секция подачи топлива и две-четыре плунжерные пары. Здесь нет самостоятельных втулок, ведь они имеют вид отверстий в распределительном вале ТНВД. Что касается особенностей работы, они очень похожи на торцевой вариант.

Магистральные ТНВД системы Common Rail

По названию понятно, что такой вид насосов используется в системе CommonRail, подразумевающей сбор горючего в топливной рампе до отправки к форсункам. В системе предусмотрено до трех плунжерных элементов, обеспечивающих высокое давление. Плунжерный механизм перемещается с помощью вращающегося вала и пружины. В определенный момент кулачок воздействует на пружинку, а так на поршень, что приводит к увеличению объем над плунжером.

Указанные выше действия приводят к разрежению камеры, открытию клапана и подаче горючего.

С ростом давления происходит закрытие клапана и перемещение клапана в обратном направлении с параллельным сжатием горючего. Как только достигается нужный уровень, происходит открытие специального клапана и подача горючего.

Дозировка топлива в ТНВД

При изучении ТНВД двигателя необходимо учитывать особенности узла с позиции подачи горючей смеси. По принципу дозированияони бывают:

  • с отсечкой на завершающей стадии;
  • обеспечивающие дросселирование на подаче;
  • смешанные.

На дизельных моторах, как правило, применяется первый тип дозирования с отсечкой и использованием перепускного клапана. Последний работает после повышения давления выше определенного уровня с отправкой определенной части горючего в основной бак.

В ТНВД распределительного типа применяется второй вариант с дросселированием. Здесь некоторый объем смеси из основного контура направляется во всасывающую емкость. Количество горючего контролируется муфтой или ЭМ-клапаном, перемещающим фиксированное кольцо, находящееся в определенном положении.
Регулировка подачи горючего бывает:

  1. механической / электронной;
  2. пружинной (с закрытием дозатора).

В новых авто для снижения расхода топлива используется ЭБУ, контролирующий настройки насоса и выдающий ошибки в случае сбоев в работе.

В его функции входит расчет дозировки для каждого клапана. После ремонта ТНВД данные аннулируются, что может потребовать новую настройку. Регулировка должна выполняться с помощью специальных стендов и с привлечением специалистов.

Уровень давления и коэффициент сжатия

Эффективность работы топливного насоса зависит от правильной дозировки, корректности расчета времени при подаче горючего в камеру сгорания и создания нужного давления. Здесь выделяются следующие параметры для разных ТНВД:

  • Рядные — 55-135 МПа, в редких случаях от 15 МПа.
  • Магистральные — до 135-200 МПа. Давление увеличивалось с развитием технологии и появлением новых поколений. Например, системы 1-го поколения работали с давлением 17-135 МПа, а последнего (4-го) — 23-200 МПа.
  • На бензиновых моторах — 3-11 МПа.

Важным моментом в работе дизельного мотора является и степень сжатия.

При расчете коэффициента учитывается отношение между объемом цилиндра (максимальным параметром) и размером камеры при нахождении поршня в самом вверху. В среднем степень сжатия находится между 18:1 и 22:1. Эти показатели учитываются в комплексе с давлением ТНВД и другими параметрами силового агрегата.

ТНВД в Камазе

Грузовой автомобиль Камаз занимает лидирующие позиции на российском рынке и сильно отстает от конкурентов в других странах мира. В основном в линейку машин входят грузовики с дизельным и турбированным мотором. Функционально назначение ТНВД в Камазе не отличается от других грузовых машин. В его задачи входит подача топлива к форсункам, создание нужного давления и дозировка, определение времени подачи и очистка горючей смеси.

В зависимости от модификации ТНВД Камаза могут отличаться. Почти во всех автомобилях этого производителя используются 2-рядные насосы V-образного типа. Конструктивно они имеют 8-секционное исполнение по четыре в каждом ряду. Такие устройства работают на механическом принципе и в комплексе с коленвалом.

Конструктивно топливный насос Камаза состоит из следующих компонентов:

  • Корпус, закрывающий и защищающий остальные узлы.
  • Базовый элемент (плунжерная пара), установленная в своих секциях.
  • Пружины — помогают двигать поршень в цилиндре и передавать энергию кулачка к плунжерным толкателям.
  • Штуцеры: предназначены для слива / подачи горючего.
  • Толкатели плунжерного механизма.
  • ЭМ-клапан для закрытия процесса подачи.
  • Датчики, устройства управления / контроля топливного насоса.

Эффективность работы этого элемента Камаза гарантирована работой электроники, обеспечивающей своевременность подачи и оптимальное давление ТНВД. Параллельно снижается потреблением топлива, обеспечивается его 100-процентное сжигание и, соответственно, высокий КПД.

Топливный насос Камаза работает по следующему принципу:

  • Передача энергии от коленвала к кулачку.
  • Вращение кулачкового вала и запуск толкателей.
  • Смещение плунжера с помощью пружин и своего движения.
  • Закрытие поршнем клапана впуска и создание давления.
  • Работа форсуночного клапана и подача горючего.
  • Зажигание топлива.
  • Удаление лишнего горючего и возврат плунжера в первоначальную позицию.
  • Открытие клапана впуска и старт нового цикла.

Как видно, принцип работы ТНВД Камаза классический, что упрощает обслуживание и позволяет с легкостью ремонтировать узел в случае выявления поломки.

Использование насосов высокого давления в бензиновых двигателях

У многих автовладельцев сложился стереотип, что ТНВД используется только на дизельных моторах. Это не так, ведь высокое давление может потребоваться и на бензиновых ДВС с прямым впрыском.

К примеру, топливный насос ставится на двигателях с GDI-системами, когда горючее подается непосредственно в цилиндры. Такие моторы требуют заправки качественным бензином с высоким октановым числом.

Применение горючего с присадками не рекомендуется, ведь это может привести к ошибкам в работе ТНВД и снижению его эффективности. Конструктивно механизм на GDI-двигателях состоит из следующих элементов:

  • клапан, регулирующий низкое давление;
  • устройство-регулятор вращения;
  • штуцер и дроссель для вывода горючего;
  • распредголовка;
  • насос низкого давления;
  • внутренняя полость;
  • ЭМ-клапан остановки горючего;
  • автомат опережения впрыска бензина.

Ошибка многих владельцев бензиновых авто с ТНВД — экономия на топливе, из-за чего дорогостоящий механизм быстро выходит из строя.

На первом этапе формируются потертости плунжеров, а внутри можно заметить красноватый оттенок, имеющий схожесть с коррозией. Первыми признаками сбоев в работе может стать снижение мощности и трудности с пуском. В таких случаях необходимо ехать на СТО для ремонта. Подробнее на этих вопросах остановимся ниже.

Основные неисправности, их причины, ремонт ТНВД

Топливный насос — сложный узел, который в процессе эксплуатации может выходить из строя. Как уже отмечалось, причиной проблем может быть плохое топливо, а первыми под «удар» попадают плунжеры. При этом симптомы поломки очень похожи на признаки, характерные для двигателя.
Неисправность ТНВД проявляет себя следующими признаками:

  • увеличение расхода;
  • течь горючего;
  • перегрев двигателя;
  • нестабильность работы ДВС на небольших оборотах;
  • падение мощности;
  • появление дыма в выхлопной системе;
  • подозрительные шумы и т. д.

К основным причинам неисправности стоит отнести:

  • Небольшой зазор в плунжерных парах.
  • Плохая солярка.
  • Попадание воды в дизельное топливо, что приводит к снижению ресурса узла и необходимости замены ТНВД.
  • Загрязнение топливного фильтра и, соответственно, попадание грязи в топливный насос.
  • Износ подшипников из-за дефекта или естественного старения.
  • Брак устройства: трещины, нарушение целостности подшипников, заедание втулки плунжера.
  • Проблемы с герметичностью и уплотнением ТНВД.
  • Коррозия плунжеров из-за высокого содержания воды в топливе.
  • Ошибки в работе клапана ТНВД.
  • Повреждение пружины, обеспечивающей возврат плунжера.

При появлении подозрений на неисправность необходимо проверить наличие влаги в плунжерных парах, измерить в них давление и проверить датчики, подающие команды к ЭБУ. Кроме того, важно осмотреть систему на факт утечек горючего и замерзание насоса. Наиболее эффективной является проверка в условиях СТО, где для выполнения работы применяется специальный стенд.

В случае замены нужно купить ТНВД и следовать инструкции производителя. Для продления срока службы механизма рекомендуется:

  • ежегодная промывка топливной системы;
  • своевременная замена фильтра, очищающего горючее;
  • применение зимнего дизеля в холодное время года;
  • покупка качественной солярки;
  • поддержание высокого уровня топлива в баке;
  • прогрев двигателя зимой перед поездкой;
  • использование специальных присадок при низком качестве дизельного горючего.
Читайте также  Как установить турбину на ваз 2109 карбюратор

Указанные выше меры позволяют продлить срок службы ТНВД и обеспечить его нормальную работу.

Важность топливного насоса, обеспечивающего подачу солярки или бензина под нужным давлением, трудно переоценить. Неисправности этого узла сразу влияют на динамические характеристики, потребление топлива и безопасность эксплуатации. Вот почему автовладелец должен знать особенности этого узла, принцип работы и вовремя распознавать поломки.

Принцип работы ТНВД

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.

ТНВД (Топливный насос высокого давления)

ТНВД представляет собой один из ключевых узлов двигателя транспортного средства. Его важность показывает сравнение с сердечной мышцей в организме человека, задачей которой выступает обеспечение циркуляции крови по телу. Назначение ТНВД аналогично, с той лишь разницей, что он отвечает за перемещение горючего по топливной системе.

Определение

ТНВД или топливный насос высокого давления – это сложный с конструктивной и технологической точек зрения узел системы подачи топлива в дизельном или бензиновом двигателе. Английское название устройства — injection pump. Основными функциями ТНВД выступают такие:

  • подача горючего к форсункам с одновременным нагнетанием давления;
  • дозирование топлива в зависимости от выбранного водителем режима эксплуатации;
  • определение оптимальной периодичности впрыска топлива в цилиндры двигателя.

Ключевым отличием топливного насоса высокого давления от выполняющего в целом аналогичные функции карбюратора выступает впрыск четко дозированного количества горючего в камеры внутреннего сгорания двигателя. Это достигается установлением непосредственной связи с коленчатым валом, что позволяет при разгоне автомобиля увеличивать порцию подаваемой топливно-воздушной смеси, а при уменьшении оборотов – снижать объем впрыскиваемого горючего. Как следствие – уменьшается расход топлива и обеспечивается более высокий КПД работы двигателя, что и выступает главным достоинством ТНВД.

История разработки и совершенствования

Разработчиком ТНВД считается Роберт Бош. Активное использование рассматриваемой разновидности топливного насоса на легковых автомобилях началось во второй половине 30-х годов прошлого века.

Изначально топливный насос высокого давления предназначался исключительно для дизельных двигателей. Однако, в настоящее время ТНВД применяется и для бензиновых агрегатов, оборудованных инжекторной системой, обеспечивающей впрыскивание топлива непрямую в цилиндры.

Постоянный рост требований в части охраны труда и соблюдения экологических стандартов объясняет еще одно важное направление улучшения ТНВД. В современных условиях произошло вытеснение механических топливных насосов устройствами, оснащенными электронной регулировкой подачи горючего. Второй вариант системы впрыска топлива намного экономичнее и сводит к минимуму количество вредных выбросов в атмосферу.

Устройство

Различают несколько видов топливных насосов высокого давления. Несмотря на существенные конструктивные различия, основным рабочим узлом ТНВД является так называемая плунжерная пара. Основной ее задачей является нагнетание давления в топливной системе.

Устройство плунжерной пары включает две детали – поршень или плунжер, давший название рабочему узлу, и втулка или гильза. Принцип работы устройства основан на возвратно-поступательном движении, которое плунжер осуществляет внутри втулки. При этом каналы и клапаны, расположенные внутри ТНВД обеспечивают подачу горючего в полость, размещенную над плунжером, а также его отвод после сжатия и нагнетания давления.

Узел может эффективно работать только при обеспечении высокого уровня герметичности. Для этого рабочие поверхности и поршня, и втулки тщательно обрабатываются, что дало еще одно название плунжерной пары – прецизионная, то есть высокоточная. Еще одно обязательное требование к поршню и втулке – изготовление из крайне прочных марок стали, способной выдержать серьезные нагрузки.

Наличие других конструктивных элементов, деталей и узлов топливного насоса высокого давления зависит от конкретной разновидности устройства. Конструкция наиболее простого и широко распространенного рядного ТНВД предусматривает присутствие следующих деталей:

  • плунжерная пара, подробно описанная выше;
  • специальные канавки, назначение которых – подача горючего к плунжерной паре;
  • кулачковый вал, оснащенный центробежной муфтой, который вращается при помощи ремня ГРМ;
  • толкатели плунжера, передающие энергию, поступающую от кулачкового вала;
  • пружины, предназначенные для возврата плунжера в исходное положение;
  • нагнетательные клапаны, обеспечивающие движение топлива в нужном для эксплуатации двигателя направлении;
  • зубчатые рейки, штуцеры и так называемый всережимный регулятор, активируемый педалью газа.

Некоторые особенности других разновидностей ТНВД описываются ниже. Но независимо от различий в конструкции, принцип работы любых топливных насосов высокого давления примерно одинаков.

Принцип работы

Схема работы рассматриваемой модели топливного насоса напоминает эксплуатацию двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Она включает в себя несколько последовательно реализуемых этапов:

  1. Вращение кулачкового вала с оказанием давления на толкатели плунжера.
  2. Перемещение поршня по втулке.
  3. Увеличение давления топлива, в результате которого открываются нагнетательные клапаны.
  4. Поступление горючего к форсункам через открытые клапаны.

Важной особенностью ТНВД выступает попадание в форсунки не всей топливно-воздушной смеси, а только четко определенной дозы. Оставшееся топливо через специальные сливные клапаны возвращается в систему. Наличие центробежной муфты обеспечивает поступление горючего в нужный момент, а присутствие в конструкции всережимного регулятора обеспечивает точное определение необходимого объема смеси. В результате одновременной работы всех узлов топливного насоса высокого давления удается добиться продуктивной работы двигателя при минимально возможном расходе топлива.

Читайте также  Подборка полезных обсуждений о том, почему глохнет на холостых

Дальнейшего увеличения КПД двигателей, оснащенных ТНВД, позволяет добиться использование электронных систем управления работой топливного насоса. Современные высокоточные датчики контролируют все ключевые параметры системы, к числу которых относятся:

  • изменение положения педали газа;
  • количество оборотов распределительного вала;
  • уровень температуры охлаждающей жидкости;
  • скорость транспортного средства;
  • уровень давления в системе наддува воздуха;
  • изменение положения иглы форсунки и т.д.

Дополнительный плюс ТНВД с электронным блоком контроля и управления – наличие эффективных программ самодиагностики системы. Они позволяют быстро выявлять возникшие проблемы и обеспечивают работу двигателя даже в случае отказа отдельных узлов или деталей.

Классификация

Для классификации ТНВД применяется несколько признаков. По принципу работы различают топливные насосы непосредственного действия и системы, предусматривающие аккумуляторный впрыск. Первая разновидность также делится на два типа – с механическим и пневматическим приводом. Она обеспечивает одновременное осуществление процессов нагнетания давления и впрыска, а потому проще и намного чаще применяется на практике.

Вторая разновидность – топливный насос с гидроаккумулятором – разделяет выполнение накачки топливно-воздушной смеси и ее впрыска в форсунки. Сначала горючее собирается в специальном хранилище, который и называется аккумулятором, после чего передается для сжигания. В результате повышается эффективность работы двигателя, но при этом заметно усложняется конструкция ТНВД. Последний аргумент стал главной причиной того, что насосы с гидроаккумулятором не относятся к числу популярных.

Второй классифицирующий признак – конструктивные особенности насоса. В соответствии с ними принято различать три типа ТНВД:

  1. Рядные. Наиболее простая и надежная конструкция, предусматривающая наличие нескольких ниш или секций, каждая из которых предназначена для подачи топлива в одну форсунку двигателя. При этом плунжерные пары размещаются в ряд, что и дало название агрегату. Сегодня такая разновидность ТНВД применяется исключительно на грузовых автомобилях, что объясняется надежностью и низким уровнем требований к качеству топлива. Однако, из-за больших габаритов и невысокого, по сравнению с альтернативными вариантами, КПД, установка на легковые авто прекращена в 2000 году.
  2. Распределительные. Данная разновидность насоса предполагает наличие одного или двух плунжеров, количество которых определяется объемом двигателя. Благодаря особенностям конструкции, этого оказывается вполне достаточно для обслуживания цилиндров, число которых варьируется в пределах от 4 до 12. В результате, достигается уменьшение массы и размеров ТНВД, что позволяет использование на двигателях легковых авто. Основной минус – сравнительная недолговечность насосов распределительного типа.
  3. Магистральные. ТНВД этого типа предусматривает систему подачи топлива Common Rail, которая стала в последние годы одной из наиболее востребованных. Главная особенность – накапливание топлива перед поступлением к форсункам в специальной рампе. Основное достоинство магистральных ТНВД – высокий уровень давления (свыше 180 МПа), благодаря которому достигается более эффективное сжигание горючего, обеспечивающее рост КПД при снижении расхода топлива.

Частые неисправности

Несмотря на достаточно серьезные конструктивные различия между разновидностями топливных насосов высокого давления, их эксплуатация сопровождается необходимостью выполнение ряда обязательных требований. Первое и главное из них – использование топлива, соответствующего характеристикам конкретной модели насоса.

Второе необходимое условие – своевременное и регулярное техническое обслуживание агрегата. Третье требование – применение в процессе эксплуатации качественных смазочных материалов.

Невыполнение любого из перечисленных условий приводит к необходимости дорогостоящего и весьма трудоемкого ремонта, что связано со сложностью конструкции ТНВД и, как следствие, большим объемом работ по снятию плунжерной пары или других пришедших в негодность деталей. Наиболее частыми неисправностями топливного насоса высокого давления являются:

  • увеличение количества образуемого в ходе выхлопа дыма;
  • повышенный расход топлива;
  • снижение мощности двигателя;
  • возникновение посторонних шумов;
  • трудности с запуском двигателя;
  • скачки такого важного показателя, как количество оборотов.

Несмотря на внушительный перечень возможных неисправностей, необходимо отметить, что качественно изготовленный ТНВД при грамотной эксплуатации является надежным и долговечным устройством. Следование приведенным выше рекомендациям и правильное использование топливного насоса гарантирует экономичную и эффективную работу двигателя в течение всего нормативного срока службы.

Топливный насос высокого давления

Самым сложным и дорогим устройством системы питания дизеля является топливный насос высокого давления (ТНВД). При создании первых стационарных двигателей Рудольф Дизель выяснил, что для надежного самовоспламенения топлива оно должно подаваться в цилиндр под высоким давлением. В его конструкциях для этого использовался мощный и громоздкий компрессор. В 20-е годы. Роберт Бош разработал компактный и надежный ТНВД. Первый серийный ТНВД для грузового автомобиля был выпущен фирмой Bosch еще в 1927 году, а в 1936 был налажен выпуск ТНВД для легковых автомобилей.
ТНВД не только создает давление топлива, но и распределяет его по форсункам соответствующих цилиндров в соответствии с порядком работы двигателя. Форсунки соединяются с ТНВД трубопроводами высокого давления. Форсунки входят своей нижней частью — распылителями — в камеры сгорания. Распылители имеют очень маленькие отверстия, необходимые для того, чтобы топливо поступало в камеру сгорания в мелко распыленном виде и легко воспламенялось.
Момент времени впрыска топлива определяется углом опережения впрыска. Форсунки и ТНВД – устройства прецизионной точности. Штифты форсунок и плунжеры ТНВД смазываются дизельным топливом, которое поступает в процессе работы.

Регулирование подачи топлива в ТНВД с рядным расположением плунжерных пар:
1 — из топливного канала;
2 — к форсунке;
3 — втулка;
4 — плунжер;
5 — нижняя регулирующая спиральная выемка;
6 — вертикальная канавка

Первые ТНВД были похожи на миниатюрные рядные двигатели. Кулачковый вал, приводившийся в действие от коленчатого вала двигателя, с числом выступов, соответствующих числу цилиндров, воздействовал на серию плунжерных пар (поршневых насосов высокого давления). С 1960 г. дизели легковых автомобилей используют ТНВД роторного типа. Роторный ТНВД представляет собой устройство с вращающимся кулачковым валом, имеющим один выступ, который воздействует на плунжерные пары, расположенные радиально, число которых также соответствует числу цилиндров двигателя. Такие насосы называются распределительными. Они отличаются от рядных компактностью и меньшей себестоимостью в производстве. Механические устройства (а в последнее время электронные), встроенные в насос, регулируют момент впрыска, поворачивая вперед или назад кулачковый вал, и подачу топлива, с помощью отсечных клапанов, сбрасывающих давление, когда впрыснуто достаточное количество топлива. Следует отметить, что начало впрыскивания должно быть точно установлено по времени, в пределах ±1° поворота коленчатого вала, с целью поддержания оптимального расхода топлива и токсичности отработавших газов.

Многоплунжерный ТНВД

Плунжерная пара представляет собой поршень (плунжер) и цилиндр (втулка) небольшого размера. Плунжер и втулку изготавливают из высококачественной стали с высокой точностью и в процессе изготовления индивидуально притирают друг к другу, чтобы обеспечить минимальный зазор в сопряжении. Во втулке на разном уровне просверлены два отверстия. Через одно отверстие (впускное) топливо поступает, а через другое (выпускное) отводится. В многоплунжерном насосе число плунжерных пар равно числу цилиндров двигателя и каждая пара снабжает топливом определенный цилиндр.

Схема работы плунжерной пары:
I — впуск топлива (наполнение);
II — начало движения плунжера вверх;
III — момент начала нагнетания;
IV — момент отсечки подачи;
А — отсечная кромка;
Б — перепускное окно;
В — впускное окно;
Г — надплунжерное пространство;
Д — разгрузочный поясок;
Е — запорная часть клапана;
1 — кулачок;
2 — толкатель;
3 — плунжер;
4 — втулка плунжера;
5 — нагнетательный клапан;
6 — пружина клапана

Плунжерные пары установлены в корпусе ТНВД, в котором имеются каналы для подвода и отвода топлива. Каждый плунжер на боковой поверхности имеет специальную спиральную канавку — отсечную кромку. В нижней части корпуса ТНВД на подшипниках качения установлен кулачковый вал, который приводится от коленчатого вала двигателя. Все плунжеры с помощью пружин прижимаются к соответствующим кулачкам. При вращении кулачкового вала кулачки в определенной последовательности перемещают плунжеры внутри втулок. При движении плунжера вверх он сначала закрывает выпускное отверстие во втулке, а затем впускное.

Конструкция многодырчатой форсунки:
1 — корпус распылителя;
2 — игла;
3 — гайка;
4 — установочные штифты;
5 — проставка;
6 — штанга;
7 — корпус форсунки;
8 — уплотнительное кольцо;
9 — штуцер;
10 — фильтр;
11 — уплотняющая втулка;
12 — регулировочные прокладки;
13 — упорная прокладка;
14 — пружина

Под давлением топлива открывается нагнетательный клапан, находящийся сверху гильзы, и топливо поступает через трубопроводы высокого давления к соответствующим форсункам.
Внутри форсунки расположена игла, которая сверху поджимается пружиной и закрывает топливу проход к отверстиям распылителя. Под действием давления топлива игла приподнимается, сжимая пружину, и топливо начинает впрыскиваться через распылитель в камеру сгорания. Процесс впрыскивания прекращается в момент, когда канавка отсечной кромки плунжера совпадет с выпускным отверстием в гильзе. В этот момент происходит резкое падение давления топлива и игла форсунки закрывает распылитель, не допуская подтекания топлива.
Если поворачивать плунжер внутри гильзы, то из-за наклона отсечной кромки будет изменяться момент окончания подачи топлива, а следовательно, и количество этого топлива. Для поворота плунжеров на каждом из них закреплена шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой. Рейка связана механическим приводом с педалью акселератора. Поэтому нажатие педали вызывает перемещение рейки, которая одновременно поворачивает все плунжеры и изменяет количество топлива, поступающего в цилиндры двигателя. Для того чтобы заглушить дизель, необходимо прекратить подачу топлива. В этом случае все плунжеры поворачиваются в положение, при котором отсечная кромка постоянно соединяется с выпускным отверстием. При изменении частоты вращения коленчатого вала необходимо изменять момент начала подачи топлива в цилиндры. С этой целью на кулачковом вале ТНВД установлена центробежная муфта опережения впрыскивания топлива. Внутри муфты имеются грузики, которые при увеличении оборотов коленчатого вала расходятся под действием центробежных сил и проворачивают кулачковый вал по фазе относительно привода. Увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя приводит к более раннему началу впрыскивания, а уменьшение — к более позднему.

Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера и компенсатором давления во впускном трубопроводе (LDA)

В одноплунжерных ТНВД используется только одна плунжерная пара, а подача порций топлива к форсункам различных цилиндров дизеля осуществляется с помощью специального вращающегося распределителя. Такие насосы называются также распределительными. Распределительные ТНВД более компактны, их масса меньше, но плунжеру приходится работать с большей частотой ходов и долговечность таких насосов ниже.

Читайте также  Момент затяжки гбц газ-53 схема, выполнение, фото- и видеообзор

ТНВД дизельного двигателя- Устройство и принцип работы

В конструкцию дизельного двигателя входит сложнейшее устройство – топливный насос (Injection pump), поставляющий топливную жидкость под высоким давлением. В отличие от ДВС, работающих на бензине, дизельный мотор функционирует по иному принципу. Коленчатый вал вращается за счет самовозгорания дизельного топлива в цилиндрах. Топливо под сверхвысоким давлением впрыскивается в камеры через мельчайшие отверстия специальных распыляющих форсунок. ТНВД дизельного двигателя обеспечивает поступление дизтоплива под большим напором.

Как работает ТНВД дизельного двигателя

Благодаря использованию фирменной впрыскивающего оборудования Common Rail, солярка под давлением поступает в заданный момент на распыляющие устройства – форсунки. Управление процессом осуществляется автоматикой. Основная работа ТНВД дизельного двигателя сводится исключительно к созданию сверхвысокого давления дизтоплива. Полное сгорание топлива в рабочих цилиндрах двигателя обеспечивает получение максимальной мощности дизеля, который работает на солярке.

Основное требование к ТНВД – подача дизтоплива под силой давления, равной не меньше 150 мегапаскалей (Мпа). Материалом изготовления корпусной детали насоса является высококачественный алюминиевый сплав АЛ9. В топливном насосе используется, так называемая, плунжерная пара – комплект деталей, состоящий из небольшого цилиндрика малого диаметра и соответствующего стерженька. Материал изготовления этих элементов – сталь повышенной прочности марки 25Х5МА. С целью обеспечения максимальной эффективности дизельного двигателя, при изготовлении данных деталей соблюдается требование по сверхвысокой точности.

Объем подаваемого топлива и время его поступления в камеру сгорания задаются частотой вращения коленвала. Когда водитель нажимает на газ, увеличивая нагрузку, в двигатель подается расчетная порция солярки, достаточная для бесперебойного функционирования мотора. От исправности топливного насоса высокого давления зависит эффективность силового агрегата, а значит, в обязанность автовладельца входит своевременное техобслуживание и регулярный анализ состояния и возможных отказов всех его элементов, включая ТНВД.

Виды насосов высокого давления

В зависимости от возраста и особенностей конструкций дизельных моторов, в них используются насосы ТНВД различных модификаций, которые, соответственно, тоже разделены на отдельные категории.

Виды ТНВД дизельного двигателя:

  1. Топливные насосы рядного типа.
  2. Распределительного.
  3. Магистральные насосы.

Интересно: Американская компания Cummins известна среди автомобилестроителей, как производитель высококачественных дизельных моторов для мощных и крупных транспортных средств (автобусы, внедорожники), а также для военной техники (тягачи, броневики, самоходные суда и пр.). Насосы высокого давления Камминз также входят в ассортимент выпускаемой продукции концерна.

Рядные ТНВД

Такие конструкции были разработаны конструкторами компании Bosch. Особенность механизма рядного типа – использование индивидуального набора плунжерной пары для каждого цилиндра. Солярка движется по специальным патрубкам топливных магистралей и направляется в строгой очередности к отдельным распыляющим форсункам.

Что происходит в цилиндрах при работе дизельного мотора:

  • вращение от двигателя передается через привод на специальный кулачковый вал;
  • детали плунжерной пары приходят в движение под воздействием кулачков;
  • толкатель заставляет плунжер перемещаться по цилиндру, сжимая воздух, который сильно нагревается при уменьшении объема;
  • когда давление сжатого воздуха превысит заданное значение, срабатывает впускное клапанное устройство;
  • через открывшееся отверстие распыленное топливо подается в камеру сгорания цилиндра;
  • в горячем сжатом кислороде впрыснутое мелкодисперсное топливо самовозгорается (смесь взрывается и постепенного сгорает в цилиндре);
  • плунжер по инерции занимает прежнее положение.

Время точной подачи свежей порции топлива в каждый цилиндр ДВС, а также расчетный объем поставляемой солярки регулируются вручную или под управляющим воздействием со стороны электронных приборов. Чаще всего насосами рядного типа оборудуются транспортные средства повышенной тяжести. С 2000 года данные механизмы не ставятся на дизелях в современных легковых автомобилях.

Распределительный ТНВД двигателя

Распределительный насос состоит из одного или двух плунжеров, которые способны обеспечить необходимую силу давления топлива. Устройство ТНВД дизельного двигателя определяется конструкцией модели авто, где установлен конкретный нагнетающий механизм. В данных механизмах конструкторы не выделяют для каждого топливного цилиндра свою плунжерную пару. Движение солярки к распыляющим отверстиям форсунок производится по топливным каналам.

Основные преимущества топливных насосов ТНВД распределительного типа:

  1. Сравнительно небольшие размеры и вес ТНВД. Благодаря этому, производители современных легковых транспортных средств чаще всего устанавливают на выпускаемых моделях топливные насосы именно распределительного типа.
  2. Равномерное распределение горючего по всем цилиндрам, вне зависимости от того, в каком режиме функционирует ДВС, благодаря настройкам электронной системы управления.

Среди немногочисленных недостатков данной конструкции можно отметить короткий эксплуатационный срок оборудования. Это объясняется тем, что плунжерная пара теперь работает одна в условиях повышенных нагрузок.

Магистральные топливные насосы

Большинство современных дизелей оснащены аккумуляторным впрыскивающим устройством Common Rail, в которое включен магистральный насос ТНВД. Перед входом в полости цилиндров, солярка здесь аккумулируется в специальном резервуаре под названием топливная рампа. Для улучшения управляемости процессами повышения напора и качества впрыска, эти операции выполняются последовательно.

Конструкция ТНВД магистрального типа включает в себя различное количество плунжерных пар (от 1 до 3). Плунжер начинает движение под воздействием специальных пружинных деталей, сжатого кислорода или через гидравлический привод. Согласно алгоритму работы узлов и деталей насоса, дозирующие клапаны цилиндров срабатывают и производится впрыск дисперсной топливной смеси в нужную камеру сгорания в точное время.

Магистральные топливные насосы ТНВД, в комплекте с аккумулирующей рампой, являются наиболее совершенными и пользуются повышенной популярностью среди современных автопроизводителей. Благодаря управлению при помощи электронных элементов, магистральные насосы обеспечивают напор топлива, силой, превышающей 1500 бар.

Важно: При использовании насосов ТНВД магистрального вида рекомендуется применять дизтопливо самого лучшего качества, т. к. рабочие элементы данного устройства быстро приходят в негодность при работе с несоответствующей соляркой.

Подкачивающий насос дизельного двигателя

Кроме топливного насоса, обеспечивающего высокое давление (ТНВД), в конструкцию дизеля также входит насос, поставляющий солярку под низким давлением (ТННД). Задача данного приспособления – забор дизтоплива из топливного бака и последующая транспортировка по патрубкам к ТНВД. Подкачивающая помпа расположена на корпусе насоса ТНВД или в непосредственной близости к нему. Обе помпы соединены между собой посредством специальных трубок.

ТННД обеспечивает движение горючего под сравнительно низким напором. Перед подачей солярки в полость насоса ТНВД, она проходит через специальные фильтры. Работа подкачивающего насоса проходит в два этапа:

  1. Подготовительный.
  2. Рабочий.

На подготовительном этапе дизтопливо очищается от инородных твердых частиц при помощи фильтрующих устройств. В рабочем режиме – очищенное горючее подается на ТНВД.

Интересно: При работе помпы низкого давления через нее перекачивается дизтопливо в завышенном объеме. Количество солярки немного превышает нужный объем, достаточный для равномерной работы дизеля. Такое подкачивание с запасом помогает стабилизировать давление в системе питания при повышении нагрузок на силовой агрегет.

Зачем устанавливается ТНВД на бензиновом двигателе

Изначально топливные насосы высокого давления устанавливались только на дизельных транспортных средствах. Однако, с появлением инжекторных двигателей, работающих на бензине, возникла необходимость в установке насосов ТНВД. В инжекторных моторах бензин под высоким давлением подводится к распыляющим форсункам. В задачу ТНВД бензинового двигателя также входит дозировка количества подаваемого топлива, впуск горючего при этом должен осуществляться в строго назначенный момент для отдельно взятого топливного цилиндра.

Устройство ТНВД бензинового двигателя принципиально не отличается от подобных механизмов, предназначенных для дизелей. Все они работают, используя принцип действия плунжерных пар.

Причины поломок насоса ТНВД дизельного двигателя

Данное оборудование отличается высокой сложностью исполнения. Считается, что при поломке топливного насоса высокого давления, отремонтировать устройство в условиях гаража самостоятельно очень трудно, почти невозможно.

Главная причина отказа ТНВД – использование топливных жидкостей низкого качества. Плохая солярка обязательно содержит инородные твердые включения. При воздействии на поверхности деталей плунжерных пар такие элементы приводят в негодность, точные элементы, изготовленные с соблюдением минимальных допусков. Также горючее несоответствующего качества быстро разрушает форсунки.

Основные симптомы неисправности ТНВД:

  • повышение расхода дизельного топлива;
  • появление дыма в выхлопной трубе;
  • возникновение постороннего шума и непривычных звуков в работающем моторе;
  • существенное снижение мощности силового агрегата;
  • затруднения при запуске двигателя.

При возникновении признаков, приведенных в данном перечне, рекомендуется обратиться в специализированный сервисный центр. Диагностика топливных насосов повышенного давления производится только на специальных стендах. В конструкции современных насосов нет элементов регулировки, при помощи которых можно было бы исправить прибор. Здесь поможет только вмешательство профессионалов.

Причины отказов топливных насосов ТНВД:

  1. Топливо несоответствующего качества.
  2. Износ рабочих элементов устройства.
  3. Сбои в работе электронного управления.

Топливная аппаратура ремонтируется только в специализированной мастерской. Только высококвалифицированные мастера знают и умеют правильно разбирать, восстанавливать, а затем вновь собирать устройства повышенной сложности:

  • элементы устройства плунжер-цилиндр;
  • поршни;
  • рабочие цилиндры;
  • корпусные детали;
  • втулки;
  • штоки и пр.

В представленном списке перечислены элементы, входящие в состав тщательно подогнанных пар, которые не подлежат разукомплектованию.

Основные пункты технического обслуживания топливных насосов ТНВД

При техобслуживании сложного оборудования дизелей проводятся следующие мероприятия:

  1. Проверка работоспособности топливоподкачивающей помпы низкого давления.
  2. Осмотр перепускного клапана.
  3. Регулировка цикличности в секциях ТНВД.
  4. Удаление кислорода из топливных магистралей.
  5. Визуальный осмотр впускных патрубков на предмет их герметичности, целостности.
  6. Проверка и регулировка усилий затяжки крепежных элементов корпусных деталей.

Интересно: При обнаружении дефектов на рабочих элементах плунжерной пары в виде пятен коррозии, на торцах втулки, которые приводят к нарушению герметичности, узел восстанавливается при помощи сложных технологических приемов под названием перекомплектовка. При этом опытные мастера осуществляют точную притирку сопрягаемых деталей, входящих в пару, доводя уровень шероховатости поверхностей до 0,1 мкм.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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