1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип действия и особенности исполнения ТНВД разных типов

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.

    Разновидности, устройство и принцип работы ТНВД

    Основной задачей топливного насоса высокого давления (ТНВД) является подача топлива к форсункам двигателя. В современном автомобилестроении он устанавливается для питания как бензиновых, так и дизельных моторов. Особенностью работы такого насоса является способность выполнять максимально точную дозировку горючего и подавать его в строго определенный момент времени.

    1. ТНВД на бензиновом и дизельном двигателе
    2. Классификация и устройство ТНВД
    3. Многоплунжерные ТНВД и особенности их конструкции
    4. Как работают распределительные ТНВД?
    5. Магистральные ТНВД системы Common Rail
    6. Способы дозирования топлива в ТНВД
    7. Какой уровень давления обеспечивают ТНВД?
    8. Основные неисправности насосов высокого давления

    ТНВД на бензиновом и дизельном двигателе

    Изначально насосы, обеспечивающие высокое давление, использовались исключительно для питания дизельных моторов. В бензиновых системах такая конструкция получила применение только в ДВС с непосредственным впрыском, где наиболее важны давление и точность подачи.

    Насосы высокого давления имеют крайне сложную конструкцию, работают с повышенными нагрузками и требуют бережной эксплуатации. Важную роль играет качество топлива и отсутствие в нем примесей воды и абразивных частиц (например, пыли). При использовании ТНВД на бензиновом двигателе нагрузка меньше, чем на дизеле, что относительно продлевает срок его службы.

    Располагается насос высокого давления в подкапотном пространстве в непосредственной близости от мотора (либо может устанавливаться на двигатель). Для его питания используется дополнительный подкачивающий топливный насос низкого давления. В зависимости от марки и категории автомобиля могут применяться различные типы ТНВД.

    ТНВД разных конструкций и основные узлы

    Главным рабочим механизмом насоса является плунжерная пара. Она состоит из плунжера (поршня) и втулки (гильзы). При перемещении поршня в гильзе формируется очень высокое давление, а потому для обеспечения безопасности и корректной работы пары, детали должны иметь высокую точность изготовления.

    В силу этой особенности плунжерная пара в профессиональной сфере получила наименование прецизионная. Принцип работы плунжерной пары прост: поршень выполняет возвратно-поступательные движения внутри втулки и обеспечивает всасывание, сжатие и подачу топлива в надплунжерное пространство.

    Классификация и устройство ТНВД

    Топливные насосы высокого давления классифицируются по ряду признаков. Прежде всего их разделяют по типу привода плунжеров: механические, пневматические и гидравлические системы. Их, в свою очередь, группируют как механизмы непосредственного действия и аккумуляторные.

    В первом случае процессы нагнетания и впрыска рабочей жидкости происходят одновременно под действием плунжеров с механическим приводом. В конструкциях с аккумуляторным впрыском рабочие плунжеры приводятся в действие за счет двигателя посредством приводного вала.

    Системы с механическим приводом в современном автомобилестроении применяются редко, поскольку они не обеспечивают необходимого уровня экологической безопасности.

    По числу плунжеров топливные насосы высокого давления разделяются на многоплунжерные и распределительные.

    Многоплунжерные ТНВД и особенности их конструкции

    В многоплунжерных насосах для каждого цилиндра предусмотрен свой плунжер. Таким образом, каждая плунжерная пара обеспечивает подачу топлива в свой цилиндр. Конструктивно многоплунжерные насосы бывают двух типов:

    • Рядные – плунжерные пары расположены рядом с друг другом в один ряд.
    • V-образные – плунжерные пары расположены в два ряда и ориентированы друг к другу под углом от 75 до 120 градусов.

    Принцип работы рядного ТНВД для дизельного двигателя заключается в том, что топливо движется по отдельным магистралям и направляется к форсункам мотора в заданном порядке. В классическом исполнении такие конструкции имеют механический привод кулачкового типа, соединенного с коленвалом двигателя.

    Каждый кулачок приводит в движение соответствующий плунжер, заставляя его перемещаться внутри гильзы. Когда поршень перемещается вниз, происходит всасывание топлива. При движении вверх создается давление и открывается клапан нагнетательной магистрали.

    В современных системах момент подачи топлива рассчитывается электронным блоком управления автомобиля, который получает сигналы от многочисленных датчиков. Это позволяет учесть такие факторы, как положение педали газа и частоту вращения коленчатого вала двигателя.

    В ранних моделях автомобилей можно встретить механическое управление режимами работы рядного ТНВД. Для этого на кулачковом валу устанавливается специальная муфта с небольшими подвижными грузами. Под действием центробежных сил грузы смещаются вначале к внешним краям, а затем вновь к оси. Это, в свою очередь, провоцирует смещение кулачкового вала по отношению к приводу. Таким образом, чем больше частота вращения двигателя, тем раньше происходит впрыск.

    Насосы V-образной формы работают по следующему принципу: специальный механизм поворота плунжеров соединен с рейками, воздействующими на втулки. Такая конструкция в сравнении с рядной отличается компактностью. Это позволяет повысить жесткость, укоротить кулачковый вал и добиться более высокого давления впрыска.

    Как работают распределительные ТНВД?

    В распределительных насосах один или два (у более мощных автомобилей) плунжера, которые подают топливо сразу в несколько цилиндров. Количество цилиндров в таких моторах может быть от 4 до 12. Подобные механизмы устанавливаются преимущественно на легковых автомобилях, поскольку относительно быстро изнашиваются. Именно этот тип ТНВД можно встретить в бензиновых двигателях.

    Среди преимуществ распределительных насосов высокого давления можно назвать не только большую компактность в сравнении с многоплунжерными, но и большую точность подачи горючего. Главный недостаток – быстрый износ плунжеров.

    Привод плунжера распределительного ТНВД представляет собой кулачковый механизм, который бывает трех видов:

    Распределительный ТНВД

    • роторные;
    • торцевые (аксиальные);
    • с внешним приводом.

    Наиболее часто встречаются торцевые приводы распределительных ТНВД. Такая конструкция предполагает только одну плунжерную пару. Она выполняет функцию распределителя, осуществляя подачу топлива к заданной форсунке мотора. Поршень при этом одновременно и перемещается вдоль втулки, и вращается вокруг своей оси.

    Для этого в конструкции предусмотрена кулачковая шайба с роликами, которая прижимается роликами к неподвижному кольцу с пазами. В процессе вращения ролики входят в пазы кольца и приводят в движение шайбу. Последняя, в свою очередь, воздействует на плунжер, провоцируя его вращение. Движение поршня вдоль гильзы выполняет сжатие рабочей жидкости, тогда как вращение обеспечивает открытие и закрытие топливных каналов, соединенных с форсунками.

    Системы с внешним приводом практически не применяются, поскольку не отличаются надежностью работы.

    Привод роторного типа также называют внутренним кулачковым. Он имеет всего одну топливную секцию и от 2 до 4 плунжерных пар, расположенных радиально. В основе конструкции кулачковая шайба с пазами, внутри которой находится распредвал с плунжерами. Они приводятся в движение роликовыми башмаками, контактирующими с шайбой.

    Особенностью этой конструкции является то, что втулки как самостоятельные элементы отсутствуют. Они представляют собой отверстия в распредвале насоса. Плунжеры движутся навстречу друг к другу, увеличивая и уменьшая общее надплунжерное пространство.

    Принцип работы роторного привода схож с торцевым: вращение вала обеспечивает перемещение башмаков по поверхности шайбы, и они вдавливаются в пазы, толкая поршни и сжимая топливо. Затем под давлением топливо подается на распределитель и далее к форсункам.

    Магистральные ТНВД системы Common Rail

    Топливные насосы высокого давления магистрального типа применяются в системах Common Rail. Последняя предполагает аккумуляцию топлива в рампе перед его подачей к форсункам. Конструктивно этот тип насосов может иметь до 3 плунжеров, что позволяет достигать высоких уровней давления.

    Движение плунжеров обеспечивается за счет воздействия кулачковой шайбы (вала), совершающей вращательные движения, а также специальной пружины. В заданный момент времени под действием кулачка пружина перемещает поршень вниз, что приводит к расширению надплунжерного пространства.

    При этом воздух в камере разряжается, провоцируя раскрытие обратного клапана всасывающей магистрали и подачу топлива в камеру. Когда давление в камере увеличивается, клапан закрывается и поршень начинает обратное движение, сжимая топливо. При достижении нужного уровня давления открывается клапан нагнетательного канала и топливо поступает в рампу.

    Способы дозирования топлива в ТНВД

    Помимо основных классификаций, автомобильные насосы высокого давления разделяют по принципу дозирования топлива. Существуют три типа регулирования цикловой подачи:

    • с отсечкой в конце подачи топлива;
    • с дросселированием на впуске;
    • комбинированный.

    Для дизельных систем клапанного типа основным способом регулирования цикловой подачи является перепуск топлива при нагнетательном движении поршня. При этом изменяется геометрический активный ход плунжера. В такой системе в начале нагнетательной магистрали устанавливается перепускной клапан, который срабатывает при превышении заданного уровня давления и отправляет часть топлива обратно в бак.

    В распределительных насосах преимущественно выполняется дросселирование на впуске, при котором часть рабочей жидкости из контура высокого давления перенаправляется во всасывающую полость. В системах с торцевым приводом количество подаваемого топлива регулируется центробежной муфтой или электромагнитным клапаном, которые перемещают неподвижное регулировочное кольцо в заданное положение.

    Исходя из типа привода аккумуляторные системы ТНВД могут использовать несколько способов регулировки цикловой подачи:

    • механическое, или электронное регулирование времени срабатывания дозирующего устройства (иглы распылителя, клапана);
    • пружинное запирание дозатора.

    В современных магистральных системах количество топлива регулируется электронным блоком управления, раскрывающим дозирующий клапан на строго рассчитанную величину.

    Какой уровень давления обеспечивают ТНВД?

    Поскольку основной задачей ТНВД является точное дозирование и своевременная подача топлива, его рабочие характеристики во многом зависят от требуемых для конкретного автомобиля режимов работы. Следует понимать, что каждый насос имеет некоторый диапазон рабочего давления, а не одну конкретную величину. Так, например, рядные ТНВД для дизельных моторов, в зависимости от модели, могут создавать максимальное давление до 55-135 МПа. При этом в отдельной модели минимальный показатель на холостом ходу может быть 15 МПа, а максимум при полной нагрузке – 130 МПа.

    Магистральные насосы системы Common Rail достигают максимальных показателей до 135-200 МПа и каждое последующее поколение увеличивает не только верхний, но и нижний порог диапазона. Для примера, самые первые системы Bosch CP1 предполагают работу в диапазоне от 17 до 135 МПа, тогда как системы четвертого CP4 поколения способны развивать от 23 до 200 МПа.

    Для бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива (системы GDI) достаточно обеспечить давление в диапазоне 3-11 МПа.

    Основные неисправности насосов высокого давления

    Устройство любого топливного насоса высокого давления представляет собой сложную конструкцию, значит и потенциальных неисправностей у этого механизма достаточно много. Главной причиной возможных неполадок является плохое качество топлива, что относится как к дизельным системам, так и к бензиновым. Наибольшему износу подвержены плунжеры, и если при осмотре насоса будут установлены потертости на их поверхности, то это первый сигнал о некорректной работе.

    Симптоматика поломки ТНВД во многом сходна с неисправностью мотора и системы охлаждения, а потому для более точной диагностики всегда необходимо обращаться в сервисный центр, где будет выполнена проверка на стенде. В бытовых условиях определить возможные нарушения работы насоса можно по следующим проявлениям:

    • увеличение расхода топлива;
    • нестабильная работа мотора в режиме низких оборотов;
    • сложности с запуском;
    • повышение температуры узла и перегрев двигателя;
    • протечки топлива;
    • снижение уровня мощности;
    • дым на выхлопе;
    • шумы и посторонние звуки в двигателе.

    Топливный насос высокого давления можно назвать уникальным агрегатом, который пока не имеет достойных альтернативных решений. Эволюция этого устройства за последние десятилетия затрагивает исключительно совершенствование отдельных деталей и повышение точности их изготовления без внесения кардинальных изменений в общий принцип работы.

    Устройство системы питания автомобиля

    Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД): виды топливных насосов высокого давления, и принцип работы топливного насоса

    Топливный насос высокого давления имеющий сокращенную аббревиатуру (ТНВД) выполняет следующие основные функции:

    — подает топливо под высоким давлением в топливную систему ДВС;

    — регулирует моменты впрыска топлива.

    Топливный насос относится к наиболее важным устройствам, как бензиновых, так и дизельных двигателей.

    ТНВД обычно применяются в дизельных двигателях. В бензиновых двигателях применение ТНВД нецелесообразно, ввиду того, что в нем не требуются такие высокие давления, как в дизельном двигателе.

    Можно выделить следующие основные конструктивные элементы топливного насоса:

    1. Плунжер (поршень) + Цилиндр (втулка) = Плунжерная система (пара)

    Плунжерная система изготавливается из высокопрочной стали на высокотехнологическом оборудовании (станках), в связи с необходимостью высокой точности.

    Всего один завод на все пост Советское пространство изготавливал плунжерные пары. Изготовление плунжерных пар сегодня происходит таким образом.

    Если внимательно изучить процесс производства плунжерных пар, то отчетливо видно, что огромное значение уделяют прецизионному сопряжению (зазор между плунжерной парой). Плунжер плавно входит в цилиндр под действием собственного веса.

    Как изначально упоминалось, топливный насос служит не только для подачи топлива в топливную систему, но и подает его к форсункам на каждый цилиндр на бензиновом двигателе.

    Форсунки являются связующим звеном этой цепи и соединяются с насосом специальными трубопроводами. Для эффективного впрыска топлива форсунки соединяются с нижней распылительной частью с специальными отверстиями для увеличения эффективности впрыска топлива с дальнейшим воспламенением. Момент впрыска топливной смеси в камеру сгорания регулируется углом опережения зажигания.

    Типы топливных насосов

    Существует три основных типа ТНВД , котор ые мы с вами рассмотрим:

    1. распределительный ;
    2. рядный
    3. магистральный.

    Рядный ТНВД

    Рядный топливный насос высокого давления оснащен плунжерными парами, которые располагаются друг с другом. Их количество зависит от количества рабочих цилиндров двигателя и соответствует ему. Одна плунжерная пара обеспечивает подачу топлива только для одного цилиндра.

    Пары устанавливаются в корпусе насоса, в котором имеются каналы входа и выхода. Плунжер приводится в работу при помощи кулачкового вала, который имеет привод от коленчатого вала.

    При вращении кулачкового вала топливного насоса, кулачки воздействуют на толкатели плунжеров приводя их в движении внутри втулок насоса. Вследствие впускные и выпускные отверстия начинают последовательно открываться и закрываться. Когда плунжер движется вверх во втулке создается давление, которое приводит к открытию нагнетательного клапана, через который топливо подается к форсунке по топливопроводу.

    Момент подачи топлива регулируется специальным устройством (муфтой центробежного типа). Работа муфты центробежного типа основана на перемещении грузиков под действием центробежной силы.

    Центробежная сила изменяется по мере роста (или уменьшения) величины оборотов коленчатого вала двигателя, вследствие чего грузики расходятся к внешним краям муфты, либо сближаются к оси. Происходит смещение кулачкового вала относительно привода, что приводит к изменению работы плунжеров.

    Когда обороты коленчатого вала увеличиваются – происходит ранний впрыск топлива, когда уменьшаются – поздний впрыск топлива.

    Рядные топливные насосы зарекомендовали себя своей надежностью. Они совсем не привередливы к качеству топлива и смазка ТНВД осуществляется обычным моторным маслом.

    Недостатки рядных топливных насосов высокого давления – их размер.

    Распределительный ТНВД

    Распределительный ТНВД включает в себя один или два плунжера, что зависит от объема двигателя.

    И эти один или два плунжера работают на все цилиндры двигателя. Таким образом удалось не только обеспечить более равномерную подачу топлива, но и уменьшить габариты топливного насоса высокого давления. Недостатки распределительных ТНВД в их надежности и долговечности.

    Распределительные ТНВД имеют различные типы привода:

    1. торцевой привод;
    2. внутренний привод;
    3. внешний привод;

    Наиболее эффективными себя показали торцевые и внутренние приводы ТНВД, с меньшей нагрузкой.

    Кстати, такие импортные насосы, как Bosch, оснащены именно торцевым и внутренним приводом, а внешний привод имеют насосы отечественного производства.

    Основным элементом в торцевом приводе Bosch является распределительный плунжер, который создает давление и распределяет горючую смесь по цилиндрам. Плунжер распределитель при этом совершает вращательные и возвратно-поступательные перемещения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

    Плунжер совершает возвратно-поступательно движение одновременно с вращением кулачковой шайбы, которая обегает кольцо. Воздействие шайбы на плунжер обеспечивает высокое давление топлива. Возврат плунжера в начальное положение осуществляется с помощью возвратного механизма.

    Читать еще:  Правила буксировки грузовых машин на жесткой сцепке

    Именно вращательное движение плунжера, что приводится от приводного вала, способствует распределению топлива в цилиндрах. Величина подачи топлива обеспечивается с помощью электромагнитного клапана или центробежной муфты.

    Работа насоса состоит из нескольких этапов:

    1. Закачка порции топлива в надплунжерное пространство;
    2. Нагнетание давления за счет сжатия и распределение топлива по цилиндрам.
    3. Возвращение плунжера в исходное положение. Повторение цикла работы.
    Внутренний кулачковый привод ТНВД

    Такой привод топливных насосов применяется в распределительных ТНВД роторного типа, например, Bosch VR, Lucas DPC. В данном типе ТНВД распределение горючей смеси происходит за счет плунжера и распределительной головки.

    Распределительный вал оснащается двумя плунжерами, расположенными друг напротив друга, которые нагнетают топливо. Тем выше давление в насосе, чем меньше расстояние между плунжерами. По мере возрастания давления топливо поступает к форсункам через нагнетательные клапана.

    Магистральный ТНВД

    Магистральный ТНВД используется в известной системе подачи топлива Common Rail. Работа магистрального ТНВД заключается в накапливании топлива в топливной рампе, затем подается на форсунки. Давление в магистральном топливном насосе высокого давления составляет примерно 180 Мпа.

    Магистральный насос бывает одно-, двух- или трех плунжерным. Приводится магистральный ТНВД от кулачкового вала.

    Когда кулачки воздействуют на плунжер, тот перемещается вниз, происходит расширение компрессионной камеры, давление падает и создается разряжение, которое приводит к открытию впускного клапана, и топливо начинает поступать.

    Когда плунжер подымается – давление растет и клапан закрывается. Когда давление достигает необходимой отметки, топливо через выпускной клапан нагнетается в топливную рампу.

    Процесс подачи топлива в магистральном ТНВД регулируется дозирующим топливным клапаном, открытие и закрытие, которого осуществляется с помощью электроники.

    Принцип действия и особенности исполнения ТНВД разных типов

    Главной спецификой использования топливных насосов высокого давления (ТНВД) автомобильных двигателей является срабатывание форсунок на впрыск в конце такта сжатия в цилиндре. Современные моторы имеют высокую степень сжатия, особенно это касается дизелей, поэтому преодолеваемое давление само по себе велико, а ещё надо обеспечить значительный перепад, позволяющий тонко распылить топливо. Следовательно, давление на выходе ТНВД обязано достигать столь высокого уровня, насколько это вообще достижимо без неприемлемых затрат на оборудование.

    1. Использование ТНВД для моторов на лёгком и тяжёлом топливе
    2. Различные конструктивные исполнения ТНВД
    3. Индивидуальные плунжеры на каждую форсунку
    4. Группирование форсунок на общий плунжер с распределителем
    5. Работа насоса на общую магистраль
    6. Регулирование подачи топлива
    7. Роль давления в работе мотора
    8. Обеспечение надёжности и диагностика неисправностей

    Использование ТНВД для моторов на лёгком и тяжёлом топливе

    Прямой впрыск ранее применялся только на дизельных моторах, по крайней мере в автомобильной технике. Но успехи такого метода подачи топлива в авиации заставили разработать аналогичные системы и для массового автостроения. Особенно после начала глобальной борьбы за экономию и экологию. Сейчас принципы работы двигателей на разных видах топлива постепенно сближаются. Становится общепринятой для всех подача горючего непосредственно в цилиндр с использованием тонких механизмов распыления, многократного дозирования за один такт, аэродинамически сложного завихрения смеси и послойного воспламенения. Это требует высокого давления впрыска и быстродействующей топливной аппаратуры.

    Функции подачи жидкого топлива обычно распределяются по двум насосам. Один подкачивает его из бака, а второй создаёт высокое давление. Соответственно и размещаются они в разных местах автомобиля, подкачивающий устанавливается в баке или около него, а ТНВД непосредственно на двигателе. Хотя случаются и исключения, особенно в последних поколениях. Для ТНВД требуется значительная мощность привода, а часто и точная синхронизация с системой газораспределения. Момент впрыска для дизеля имеет то же значение, что и опережение зажигание в случае бензомотора. Топливо воспламеняется сразу же во время впрыска в раскалённый после интенсивного сжатия газ. Если опоздать, то оно не успеет отдать всю свою энергию, а чрезмерное опережение вызовет жёсткую работу и снизит КПД мотора.

    Различные конструктивные исполнения ТНВД

    Общим для всех типов является наличие плунжерных пар. Это с высокой точностью подогнанные к цилиндрам поршни – плунжеры. На них оказывается жёсткое давление со стороны механизмов привода, а они в свою очередь передают его на топливо, минимальные зазоры обеспечивают значительное сжатие, нужное для качественного распыления. На топливную аппаратуру, включающую в основном ТНВД и форсунки с трубопроводами высокого давления, возлагаются три главные функции:

    • обеспечение максимально возможного давления впрыска;
    • регулирование количества подаваемого топлива в зависимости от режима работы двигателя (цикловая подача);
    • синхронизация момента впрыска в цилиндр или форкамеру.

    Конструктивно это можно исполнить различными способами. Тот или иной выбирается в зависимости от поколения развития топливной аппаратуры и экологического класса, а также от предназначения двигателя.

    Индивидуальные плунжеры на каждую форсунку

    ТНВД многоплунжерной конструкции имеет схематически простое устройство. В нём имеется приводной кулачковый вал, через толкатели связанный с плунжерами. Надплунжерное пространство в каждом из цилиндров связано топливопроводом с форсунками. Каждому плунжеру соответствует своя форсунка одного из цилиндров двигателя.

    Вращение кулачкового вала синхронизировано с двигателем таким образом, что перед впрыском происходит ход плунжера вниз, гильза цилиндра заполняется топливом, а затем кулачок с силой подаёт плунжер вверх. Давление нарастает, открывается нагнетательный клапан, порция топлива под напором впрыскивается через форсунку в цилиндр.

    Дозирование подачи осуществляется зубчатой рейкой, которая поворачивает плунжеры, изменяя объём надплунжерного пространства, а значит и количество впрыскиваемой жидкости. Рейка связана с педалью акселератора. Регулирование момента впрыска достигается центробежной муфтой в приводе кулачкового вала.

    Плунжеры насоса могут располагаться в один ряд или в два, образуя V-образную конфигурацию. Она компактней, более жёсткая, а значит позволяет повысить давление впрыска.

    Группирование форсунок на общий плунжер с распределителем

    Насос можно сделать более компактным, если создавать давление одним плунжером сразу на несколько форсунок, распределяя топливо между ними специальным устройством. Распределитель может быть очень сложным, использовать электронное управление моментом впрыска и количеством топлива, но в простейшем случае это узел золотникового типа, синхронное вращение которого поочерёдно передаёт давление на нагнетательные клапаны форсунок.

    Управление плунжерами может быть торцевого или роторного типа. В первом случае на плунжеры воздействует кулачковая шайба, профилированная с торца, во втором – шайба охватывает ротор с плунжерами по окружности, воздействуя на них через ролики. Разница не принципиальная, важнее организация распределения и управления моментом впрыска.

    Подобные насосы для легковых дизелей первыми стали применять электронное управление. Появился и многофазный впрыск, поскольку компактность ТНВД позволила увеличить давление и быстродействие. Блок управления получил в своё распоряжение такие исполнительные механизмы, как регулятор опережения впрыска, клапан управления подачей, дополнительные регуляторы пуска и прогрева. Для работы он учитывает сигналы многочисленных датчиков, принимая во внимание температуру воздуха и топлива, скорость вращения, степень нажатия педали, давление турбонаддува и даже сигнал от датчика иглы форсунки. Без всего этого чистоту выхлопа обеспечить затруднительно.

    Работа насоса на общую магистраль

    Наиболее совершенно выглядят системы типа Common Rail, где роль насоса сводится к созданию и поддержанию давления в аккумулирующей рампе, от которой питаются все форсунки двигателя. Каждая из них является быстродействующим электрогидравлическим клапаном, открывающимся и закрывающимся по команде блока управления. Точность дозирование обеспечивается временем нахождения форсунок в открытом состоянии.

    Управление всей топливной аппаратурой, включая насос, производится электронным блоком, собирающим информацию с датчиков. В частности, контролируется давление в топливной рампе. Чтобы поддерживать его на требуемом уровне, несмотря на переменный расход со стороны форсунок, в ТНВД магистрального типа вводится клапан дозирования, ограничивающий наполнение надплунжерного пространства при впуске топлива.

    Устроен насос приблизительно так же, как и прочие плунжерные конструкции. Вал содержит кулачки, которые при вращении через ролик давят на плунжер. Для заполнения камеры топливом при открытом дозирующем клапане пружина перемещает плунжер к кулачковому валу. Далее жидкость сжимается и выдавливается плунжером через напорный клапан в рампу.

    В зависимости от требуемой производительности насос может иметь один или несколько плунжеров. Вместо кулачкового вала — использоваться шайба радиального или торцевого типа.

    Регулирование подачи топлива

    Наиболее простым способом регулируется цикловая подача в аккумуляторных системах типа Common Rail. Электронное управление форсунками и их скорость открытия-закрытия позволяет не только определять, сколько горючего подаётся за один такт, но и осуществлять впрыск нескольким порциями. Например, на холостом ходу производится один или два импульса подачи для увеличения температуры в камере сгорания, после чего осуществляется впрыск основной дозы.

    По мере роста нагрузки и оборотов от трёх импульсов система переходит к двум, а затем и подаёт весь заряд одной порцией. Под полной нагрузкой температуры и давления достаточно и без предварительного заряжания смеси. Исключение составляет режим регенерации сажевого фильтра, когда требуется увеличить температуру выхлопных газов для дожигания углерода. Для этого производится дополнительный импульс впрыска. Перерасход топлива становится платой за экологию. Но всё это дозирование не касается работы ТНВД, его работа заключается лишь в поддержании давления в рампе и отсечке лишнего топлива при помощи клапана на впуске. Излишки сливаются в обратную магистраль.

    В распределительных насосах дозированием занимается соответствующий механизм в ТНВД. Это происходит за счёт изменения геометрии нагнетания, активный ход плунжера изменяется, происходит отсечка топлива. Изменение возможно как в начале, так и в конце подачи. При развороте плунжера он открывает или закрывает специальные отсечные отверстия, через которые происходит перепуск.

    При наличии у насоса электронного регулирования отсечкой заполнения камеры занимается электромагнитный клапан распределителя. С его же помощью можно остановить двигатель, полностью перекрыв подачу.

    Роль давления в работе мотора

    Создаваемое насосами давление росло по мере технического развития топливной аппаратуры. Простые механические насосы создавали давление порядка 500-1000 бар. При этом оно сильно зависело от режима работы мотора из-за чисто механического привода без регуляторов и обратной связи.

    Помимо непостоянства давления, в механических насосах оказалось очень сложным подавление пульсаций. Сам принцип работы насоса подразумевает нарастание давление с последующим его спадом и всё это во время одной и той же фазы впрыска топлива. Если мощность и крутящий момент ещё можно было повысить простым увеличением количества горючего, благо дизель не так критичен к составу смеси, как бензиновый мотор, то об экологии и экономичности тут говорить не приходится. Старые дизели известны своим чёрным дымом во время переходных и мощностных режимов.

    Попытки увеличить давление впрыска привели к появлению распределённых ТНВД в виде насос-форсунок или пьезоинжекторов, когда за уменьшение объёма в камере нагнетания отвечал кулачок распредвала или кристалл, изменяющий свои размеры под воздействием импульса электрического напряжения. Головки блоков дизельных моторов стали громоздкими и ненадёжными.

    Некоторый рост давления обеспечили распределительные насосы с электронным управлением последних поколений. Они могли выдавать 1300-1500 бар. Но качественный скачок произошёл с внедрением системы Common Rail. Её насосы позволяли 1500 бар уже в начале 21 века, а через десять лет развивали до 2200 бар. Сейчас и 2500 бар не выглядят пределом, хотя определённые технические ограничения заметны. Да и особого смысла в дальнейшем повышении этого когда-то главного параметра нет. Важнее дополнительные средства снижения токсичности, которыми современный дизельный мотор увешан в изобилии. К тому же сомнения в необходимости совершенствования вызывает появление электромобилей и заявленный отказ ряда стран от разработки новых двигателей внутреннего сгорания в обозримом будущем вообще.

    Обеспечение надёжности и диагностика неисправностей

    Практически все проблемы дизелей связаны с ТНВД и форсунками. В свою очередь, топливная аппаратура страдает также от вполне определённых болезней, связанных с чистотой дизельного топлива. Прецизионная техника несовместима с водой, серой и абразивами, особенно мельчайшими, не удерживаемыми даже самыми совершенными фильтрами. Которые тоже быстро становятся несовершенными при работе с некачественным топливом.

    Проявляется неисправность ТНВД довольно традиционно для любой системы питания ДВС. Пропадает мощность, растёт расход, мотор трудно запустить в горячем или холодном состоянии. Обычно это связано с потерей давления на плунжерах.

    Возможны и иные неисправности, особенно в конструктивно сложных ТНВД. Не выдерживает управляющая электроника, изнашиваются и страдают от коррозии клапаны, деградируют уплотнения, стареют и ломаются пружины.

    К сожалению, ремонт и настройка ТНВД возможны лишь в условиях специализированных станций, располагающими соответствующей аппаратурой. Если старый механический ТНВД ещё можно было перебрать самостоятельно при наличии определённых знаний и навыков, то сложный современный агрегат требует квалифицированного подхода. Иначе теряется надёжность, растёт дымность выхлопа, и в целом дизель начинает оправдывать свою репутацию, что вся его экономичность – лишь кредит с высокими процентами.

    Но повысить надёжность и долговечность можно профилактическими мерами:

    • применять только качественное, проверенное топливо;
    • следить за состоянием фильтров, вовремя их обслуживать и заменять;
    • соблюдать сезонность использования сортов солярки;
    • не ездить с пустым баком, где активно конденсируется вода;
    • использовать антигели и смазывающие присадки, если есть сомнения в топливе;
    • периодически промывать топливную систему.

    Всё сказанное можно отнести и к насосам высокого давления бензиновых моторов с прямым впрыском. За исключением величин давления, там оно значительно ниже, для бензина не так критично тонкое распыление.

    Устройство и принцип работы топливного насоса высокого давления. Виды и типы ТНВД

    Насос высокого давления, а другими словами ТНВД, отвечает за своевременный впрыск под давлением топлива через форсунки в цилиндры. Основа и принцип работы топливного насоса — это плунжерная пара, представляющая собой плунжер и втулку, между которыми существует минимальный зазор.

    • Виды топливного насоса высокого давления
      • Топливный насос бензинового двигателя
      • Распределительный насос дизельного двигателя
      • Рядный топливный насос высокого давления
    • Магистральный ТНВД

    Виды топливного насоса высокого давления

    Различают, следующие типы насосов высокого давления:

    1. Бензиновые двигатели, с прямым впрыском топлива.
    2. Дизельные двигатели, различают:
      • распределительный (имеет один плунжер, распределяющий топливо);
      • рядный (для каждого цилиндра своя плунжерная пара);
      • магистральный (нагнетает топливо сначала в рампу, а потом в цилиндр).

    Топливный насос бензинового двигателя

    Насосы высокого давления встречаются, как на дизельных, так и на бензиновых ДВС. ТНВД бензиновых агрегатов имеют систему прямого (непосредственного) впрыска, то есть бензин впрыскивается прямиком в цилиндры. Пример такого двигателя — Mitsubishi GDI, ранее мы уже писали о системе впрыска GDI.

    При его эксплуатации обязательно следует заправлять самым высокооктановым топливом, производители не советуют использовать различные присадки к топливу, чтобы ТНВД нагнетал бензин с необходимым для корректной работы и нужной производительности давлением. Устройство ТНВД бензинного двигателя рассмотрим на примере движка GDI.

    На рисунке выше показан ТНВД бензинового двигателя GDI, состоит из:

    1. Клапан-регулятор низкого давления
    2. Регулятор частоты вращения
    3. Штуцер с дросселем для выхода топлива
    4. Распределительная головка
    5. Насос низкого давления
    6. Автомат опережения впрыскивания топлива
    7. Внутренняя полость насоса
    8. Электромагнитный клапан остановки топлива

    Основной причиной выхода из строя бензинового ТНВД служит низкое качество топлива на автозаправках. Что подвержено износу? Сначала образуются потертости на барабане, если заглянуть внутрь, видно характерную красноватость, похожую на ржавчину. Хорошо заметны потертости и на плунжерах. Первыми тревожными звоночками о нарушении правильной работы ТНВД служат снижение мощности и приемистости двигателя. Позже двигатель перестаёт заводиться. Во-избежании сложного и дорогого ремонта, владельцу данного агрегата, советуем сразу ехать в автосервис.

    Распределительный насос дизельного двигателя

    Используется на легковых авто, производства компаний Bosch, Denso, Delphi и прочее. Этот тип ТНВД отличается от рядных насосов тем, что они имеют всего один, два плунжера на цилиндры ДВС. Они занимают меньше места и легче весят, минусом таких насосов является недолговечность комплектующих деталей.

    Насосы данного типа имеют разновидности конструкции привода плунжера. Он может быть внешним, внутренним или торцевым. Внешний тип привода используют на отечественных машинах, хотя внешний и торцевой характеризуются большей надежностью и долгой эксплуатацией. В них в отличие от внешнего кулачкового привода нет нагрузки узлы вала.

    Основа распределительного ТНВД — это плунжер, который совершая движение, распределяет солярку по цилиндрам ДВС. Движется плунжер за счет вращения шайбы, обходящей кольцо по роликам. Она жмёт на плунжер, выполняя тем самым давление топлива. Чтобы плунжер вернулся в исходное положение, на него давит пружина.

    Для подачи топлива на плунжеры необходимо небольшое давление, в ТНВД давление создается топливоподкачивающим насосом, который стоит на приводном валу. В зависимости от конструкции топливоподкачивающий насос, может быть роторно-лопастным, шестерным и др. Система смазки ТНВД производится дизельным топливом.

    Регулируется количество подачи топлива разными методами. Первый способ — это электромагнитный клапан. Механически, количество подаваемого топлива определяют включением муфты воздействующей на дозатор через рычаги. Опережение впрыска регулируется с помощью поворота кольца на данный угол. Работа распределительного насоса включает следующие манипуляции, впускает топливо в надплужерное пространство, а после нагнетает и подаёт определённое количество топлива в цилиндры.

    Рядный топливный насос высокого давления

    Рядные ТНВД надёжны в эксплуатации, имеют общую с двигателем систему смазки — моторным маслом, можно использовать на низкокачественном топливе. Не используют на легковых машинах с 2000-ых годов.

    Рядный топливный насос высокого давления состоит из:

    1. Корпус нагнетательного клапана
    2. Проставка
    3. Пружина нагнета тельного клапана
    4. Гильза плунжера
    5. Конус нагнетательного клапана
    6. Впускное и распределительное отверстия
    7. Регулирующая кромка плунжера
    8. Плунжер
    9. Регулирующая втулка плунжера
    10. Поводок плунжера
    11. Пружина плунжера
    12. Тарелка пружины
    13. Роликовый толкатель

    Число плунжерных пар соответствует количеству цилиндров, корпус насоса имеет специальные канальцы подводящие топливо. Движение плунжера происходит от кулачка, который перемещается за счёт коленвала. Специальные пружины плотно прижимают плунжеры к кулачкам. При движении плунжера, то открывается, то закрывается впускное и выпускное отверстие, благодаря давлению в системе, открывается нагнетательный клапан и соляра поступает на форсунку. Отрегулировать количество подаваемого на форсунки топлива можно, как механическим путём, так и электронным способом.

    Момент подачи дизеля зависим от частоты вращения коленвала. Механически, изменяется муфтой, внутри которой находятся грузики, расположенной на кулачковом валу. Когда увеличиваются обороты, грузики расходятся и вращают кулачковый вал. От количества оборотов изменяется и количество впрыска топлива.

    Магистральный ТНВД

    Магистральный топливный насос бывает 1, 2 или 3-ёх плунжерным. Привод плунжера состоит из шайбы и вала, благодаря вращению которых плунжер перемещается вперёд-назад, плунжер опускается и расширяется камера, благодаря этому давление в ней уменьшается, открывается впускной клапан и топливо попадает в камеру сгорания. При обратном перемещении плунжера, клапан впуска закрывается.

    Отличительная особенность магистральных ТНВД заключается в том, что топливо сначала накапливается в рампе и только потом поступает в форсунки. Давление подачи дизельного топлива при этом может достигать 200 MPa. ТНВД настраивается на определенное давление, при котором приходит в действие выпускной клапан, пропускающий топливо в рампу. Подача топлива регулируется топливным клапаном управляемым электроникой.

    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.

    Читать еще:  Антифриз: красный, зеленый, синий – в чём разница и какой лучше заливать

    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.

    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.

    Виды топливных насосов высокого давления

    Дизельный двигатель весьма сложный механизм. Его работа во многом напоминает современные инжекторные системы, которые пришли на смену карбюраторам. Однако работа дизеля невозможна без топливного насоса высокого давления, или как его называют опытные водители ТНВД. В дизельных двигателях насос выполняет сразу 2 важнейшие функции:

    • Устройство нагнетает топливо под необходимым давлением.
    • Регулирует момент начала впрыска.

    ТНВД устройство

    Последняя функция, правда, с тех пор как появились аккумуляторные системы впрыска, досталась форсункам, которые управляются уже с помощью электроники. Чтобы понять принцип по которому работает топливный насос высокого давления, давайте подробно разберем устройство этого механизма.

    1. Конструктивные особенности ТНВД
    2. Рядный ТНВД
    3. Распределительный ТНВД
    4. Магистральные ТНВД
    5. Неисправности ТНВД

    Конструктивные особенности ТНВД

    Практически все ТНВД имеют примерно одинаковую конструкцию. Основой механизма является плунжерная пара, объединяющая в себе цилиндр и поршень. Делают ее из прочнейшей стали, способной выдерживать очень сильные нагрузки.

    В остальном насосы в зависимости от конструкции делятся на несколько видов:

    • Рядный. Топливо в этом случае, в цилиндр нагнетается с помощью отдельной плунжерной пары.
    • Распределительный. В этом случае с помощью нескольких плунжерных пар топливо распределяется сразу по всем цилиндрам.
    • Магистральный. Устройство служит исключительно для подачи топлива на аккумулятор.

    В зависимости от вида принцип работы каждого из устройств совершенно различен, поэтому остановимся на них более подробно.

    Рядный ТНВД

    А легковые автомобили насосы такого вида перестали устанавливать еще в 2000 году. Однако. Однако сама конструкция устройства настолько надежна, что для грузового транспорта их используют, и по сей день. Рядный топливный насос высокого давления, можно смазывать маслом из системы смазки дизельного двигателя, что позволяет устройству работать даже на самом низкокачественном топливе.

    Что касается внутреннего устройства рядного насоса, то он имеет количество плунжерных пар, аналогичное количеству цилиндров. Плунжеры установлены в самом корпусе, в нем же есть и топливные каналы. Плунжерные пары движутся от усилия кулачкового вала, который, в свою очередь, приводится в движение коленвалом автомобиля. Выглядит это следующим образом: кулачок набегает на толкатель плунжерной пары, которая, в свою очередь, двигается вверх по втулке, закрывая и открывая впускное и выпускное отверстие. В результате этих действий возникает давление, которое открывает клапан нагнетания и через него топливо подходит к нужной форсунке.

    Регулировка рядного ТНВД, возможна как механическим способом, так и с применением электроники. В первом случае регулировка производится при помощи поворота плунжерной пары во втулке. Делается это при помощи шестерни, соединенной, с зубчатой рейкой. Что касается электронной регулировки, тут понадобится специальное дорогостоящее оборудование, которое можно найти только в автосервисе.

    Распределительный ТНВД

    В случае с ТНВД такого вида, всю работу выполняют один или максимум два плунжера, обслуживающие одновременно все цилиндры двигателя. Подобная конструкция в отличие от предыдущих дает таким насосам ряд преимуществ:

    • Насосы такого вида гораздо легче и меньше по размерам.
    • Они обеспечивают равномерность подачи топлива, что положительно сказывается на работе двигателя.

    Однако главный недостаток заключается в том, что такие ТНВД, крайне недолговечны и неустойчивы к повышенным нагрузкам. Фактически вышеперечисленные свойства влияют на то, что распределительные насосы высокого давления ставят только на легковые автомобили с гораздо меньшей, чем у грузовиков мощностью двигателя.

    Магистральные ТНВД

    Пожалуй, самые современный топливный насос высокого давления. Он идеально подходит для нового дизельного двигателя. Используются они исключительно в аккумуляторной системе впрыска топлива. Устройство фактически делает работу инжекторного двигателя и нагнетает топливо в рампу. Принцип работы таких насосов обеспечивает максимально, возможно, давление топлива, вплоть до 180 МПА, что необходимо для современного дизельного двигателя.

    Количество плунжеров в магистральных насосах варьируется от 1 до 3, в зависимости от двигателя. В действие они приводятся также при помощи кулачкового вала или шайбы. На практике это выглядит следующим образом:

    • Под действие возвратной пружины, которая двигается при вращении кулачкового вала, плунжер начинает движение вниз.
    • Вследствие этого уменьшается давление в компрессионной камере и увеличивается ее объем.
    • После открывается впускной клапан и в камеру начинает поступать топливо.

    Подачей топлива управляет электронный блок ТНВД. Тут все зависит от потребности дизельного двигателя. Обычно клапан открыть полностью, однако, при необходимости электронный блок подает сигнал, и с помощью клапана регулирует количество поступающего топлива.

    Неисправности ТНВД

    Независимости от вида установленного ТНВД или надежности самого дизельного двигателя рано или позже – устройство начинает барахлить.

    ТНВД Bosh

    Несмотря на то что принцип работы у различных видов ТНВД в каждом случае иной, признаки неисправности устройство имеет практически аналогичные:

    • Увеличивается расход топлива.
    • Подача топлива к форсунке от ТНВД нарушена.
    • Ремень ГРМ соскальзывает с шестерни ТНВД.
    • Протекает топливо из насоса.
    • Двигатель плохо заводится.
    • Автомобиль сильно дымит при движении.

    Главное, прежде чем приступить к ремонту топливного насоса следует исключить другие виды неисправностей. Вышеперечисленные признаки лишь намек и на самом деле могут говорить о чем угодно, вплоть от неисправности самих форсунок. Именно поэтому первым делом следует провести полную диагностику дизельного двигателя. Желательно сделать это с применением современной электроники – тогда результат будет гарантированно точен, вам не придется тратиться на ненужный ремонт, а неполадки двигателя будут устранены на 100%.

    Виды ТНВД

    Виды ТНВД

    Топливный насос высокого давления – это важнейший элемент топливосистемы впрыска дизельных моторов. У насоса есть две функции: регулировка нужного момента времени для начала впрыска и нагнетание необходимого количества топлива. В последнее время на современных двигателях применяются аккумуляторные системы впрыска, в которых момент впрыска регулирует сама форсунка, под управлением электроники.

    По конструктивным особенностям есть три вида ТНВД: рядный, магистральный и распределительный. В рядных насосах топливо подаётся к цилиндрам разными плунжерными парами. В магистральном насосе дизтопливо нагнетается только в аккумулятор. А в распределительном одна плунжерная пара распределяет и нагнетает топливо по всем цилиндрам равномерно.

    Одними из самых популярных является насос Bosch

    а также ТНВД Cummins, Delphi, Lucas и другие.

    Рядный ТНВД

    В ТВНД рядного типа установлено столько плунжерных пар, сколько и цилиндров.

    Они вмонтированы в корпус насоса, в котором также есть специальные каналы для отвода и подвода дизтоплива. Плунжер двигается от кулачкового вала, приводящегося в действие от коленвала мотора. Также они постоянно прижимаются к кулачкам из-за пружин.

    Когда вращается кулачковый вал, кулачок приводит в действие толкатель плунжера. Потом он начинает продвигаться по втулке вверх, последовательно открывая впускные и выпускные отверстия. Внутри создаётся определённое давление, из-за которого клапан, нагнетающий топливо, подаёт его в нужную форсунку.

    Читать еще:  Все о конструкции, принципе работы и обслуживании автомобильного кондиционера

    Момент подаваемого топлива и его количество регулируется как электронным, так и механическим способом. Чтобы отрегулировать его механически, нужно провернуть плунжер внутри втулки. Для этого есть специальная шестерня, которая соединяется с рейкой, а она жёстко связана с педалью газа.

    Рядные ТНВД используются очень давно, но до сих пор популярны. Это всё из-за того, что у них очень высокая надёжность и работать они могут даже на топливе плохого качества.

    Распределительный ТНВД

    У распределительного насоса, в отличии от рядного, все цилиндры обслуживает одна плунжерная пара.

    Эти ТНВД достаточно меньше по габаритам и массе, а также обеспечивают хорошую равномерность подачи. Но одним из главных минусов является то, что у них сравнительно низкая долговечность деталей. Поэтому такие насосы применяют, в основном, на легковых авто.

    Распределительные насосы отличаются между собой, в зависимости от производителя. Например, насос Bosch имеет торцевой кулачковый привод, а ТНВД Cummins внутренний. Они оба неплохи, в них нет силовых нагрузок на узлы от давления топлива, поэтому обладают неплохой долговечностью.

    У ТНВД с торцевым кулачковым приводом основной элемент – это плунжер-распределитель, который двигается и распределяет топливо по цилиндрам.

    Регулировка количества подаваемого топлива может быть произведена механически, но лучше довериться электронным устройствам. В дозаторе установлен специальный электромагнитный клапан, который и производит регулировку.

    А вот роторный распределительный насос, который использует в своих двигателях фирма Каминс, разделяет топливо при помощи распределительной головки и плунжера. В таких ТНВД устанавливается два плунжера, которые располагаются непосредственно на распредвале. Оба плунжера обегают кулачковую обойму через ролики. Когда плунжеры двигаются друг к другу, то давление растёт и топливо подаётся по каналам к форсункам всех цилиндров.

    Магистральный ТНВД

    Топливный насос магистрального типа применяется в системе «Комон Раил» и выполняет единственную функцию – нагнетает дизтопливо к рампе.

    Давление топлива в таких ТНВД намного выше других типов насосов. К слову, уникальная система Common Rail уже используется в большинстве двигателей от Каминс,Bosch и других известных производителей из-за своей современности.

    В конструкции этого ТНВД может быть до трёх плунжеров, которые начинают свою работу из-за кулачковой шайбы или вала. Когда кулачковый вал вращается, возвратная пружина опускает плунжер вниз. В компрессионной камере повышается объём, но уменьшает давление. Из-за разряжения впускной клапан открывает и в камеру начинает попадать топливо.

    Потом плунжер начинает двигаться вверх и в камере постепенно увеличивается давление, в следствие чего закрывается впускной клапан. Когда достигается необходимое давление, клапан выпуска открывается и топливо начинает подаваться на рампу или магистраль.

    Управлять подачей топлива в системе Комон Раил проводится только электронным методом из-за своей сложности. Это зависит от необходимости в дополнительном топливе двигателя. В стандартном положении клапан открыт. После сигнала от электронного блока клапан прикрывается, а поступление топлива в камеру начинает регулироваться.

    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.

    AutoXS.ru — Авто Энциклопедия

    • Тюнинг и доработки
    • Ремонт и обслуживание
    • История
    • Разное про автомобили
    • Масштабные модели

    ТНВД — что это? Принцип работы


    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


    Работа секции рядного ТНВД

    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.

    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.

    Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector