Топливный насос высокого давления (ТНВД): что это такое и для чего он нужен,виды,фото

Топливный насос высокого давления (ТНВД) – одна из самых специфичных и сложных комплектующих современного дизельного двигателя. Данные агрегаты используются не только в дизельных моторах, но и силовых агрегатах инжекторного типа, где подача топлива организована непосредственно в цилиндры без промежуточных стадий.

Топливный насос – не только сложный по конструкции, но и дорогостоящий элемент мотора. Это связано с особенностями производства и необходимостью пользоваться высокоточным оборудованием. От слаженной и качественной работы ТНВД зависит, насколько эффективно функционирует двигатель. Это объясняется тем, что топливный насос отвечает не только за нагнетание топливной смеси, но и за дозирование порций, их подачу к распылителям в нужный момент рабочего цикла.

Устройство топливного насоса высокого давления

ТНВД – ключевой элемент системы топливоподачи в дизельном моторе. Основная функция – своевременно передавать порцию топливной смеси в камеру сгорания. Когда в качестве топлива используется солярка, то воспламенение напрямую зависит от уровня давления. Обойтись силами стандартной поршневой системы не получится, она не способна обеспечить рабочее давление в 150 и более МПа. Чтобы создать условия для воспламенения топливной смеси, в конструкции дизельных силовых агрегатов и предусмотрен ТНВД.

После того, как производители начали выпускать промышленные версии систем топливоподачи Common Rail с электронным контролем распылителей, функции топливного насоса заметно сократились и ограничились только контролем над уровнем нагнетаемого давления.

Виды ТНВД

Существует несколько типов дизельных топливных систем, имеющих разные конструктивные особенности. Это в свою очередь влияет на устройство ТНВД. Так, на дизелях могут использоваться насосы:

• рядные;
• распределительные;
• магистральные.

Системы впрыска дизельных двигателей
Несмотря на отличия в конструкции, во всех используется один и тот же основной рабочий узел – плунжерная пара. Именно она обеспечивает нагнетание давления.

Особенности конструкции

Вне зависимости от модели дизельного силового агрегата топливный насос располагается в подкапотном пространстве недалеко от мотора. У большинства двигателей от иностранных производителей трубопроводы систем топливоподачи между форсунками и ТНВД изготавливаются из металла, что заметно сокращает количество доступных мест для монтажа. Конструкция топливного насоса включает два основных элемента – цилиндр малого диаметра и поршень, который в сочетании с цилиндром образует плунжерную пару. Эти составляющие изготавливают только из высококачественной стали, способной переносить нагрузки под высоким давлением. Важно соблюдать максимальную точность на производстве, ведь эффективность работы плунжерной пары во многом зависит от минимального зазора между деталями. На техническим языке это называется прециозным сопряжением.

В качестве промежуточного элемента, объединяющего насос с цилиндрами, выступает форсунка. Нижняя часть располагается в камере сгорания. Точный момент воспламенения топливной смеси зависит от угла опережения и контролируется электронными системами управления автомобилем.

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.

Виды топливных насосов высокого давления

Производители дизельных силовых агрегатов пользуются несколькими разновидностями ТНВД:

Рядный

Этот вид конструкции пользуется популярностью за длительный срок эксплуатации и непревзойденную надежность. Смазка осуществляется моторным маслом, что позволяет заливать даже дизельное топливо не самого высокого качества. Рядные ТНВД устанавливают на моторы с раздельными камерами сгорания, комплектуют их плунжерными парами соответственно количеству цилиндров. Поршни насоса двигаются за счет кулачкового вала, которые соединяется с коленчатым валом двигателя. За перманентное прижатие плунжерной пары к кулачку отвечают пружины. ТНВД работает по следующему принципу: при вращении кулачкового вала начинает смещаться поршень, что приводит к перекрытию каналов впуска и выпуска топливной смеси. Это автоматически повышает давление к камере, открывает нагнетательный клапан, в результате чего порция топлива направляется к форсунке для распыления и воспламенения.

В современных моторах дозирование объема топливной смеси осуществляется электронным механизмом. В более старых аналогов это обеспечивалось поворотом поршня внутри цилиндра на определенный угол. За поворот отвечает шестерня, подведенная к педали акселератора и соединенная с зубчатой рейкой. При изменении усилия нажатия на педаль муфта с грузиками обеспечивает нужный угол опережения и корректирует интенсивность впрыска.

Распределительный

Конструкция обеспечивает стабильную и плавную работу. Такой топливный насос менее габаритный, чем рядный. В зависимости от принципа действия делится на две подразновидности:

• Роторный или плунжерный ТНВД.
• Насос с кулачками торцевого, наружного или внутреннего размещения.

Ключевой элемент конструкции – плунжерная пара, обслуживающая сразу все камеры сгорания. Поршни совершают количество оборотов, пропорциональное количеству цилиндров в дизельном моторе. Это объясняет высокий уровень нагрузки на комплектующие и ускоренный износ некоторых деталей.

Магистральный

Используется в дизельных силовых агрегатах с системой Common Rail и пользуется популярностью за максимально эффективную управляемость процессами воспламенения. Надлежащий контроль за рабочим циклом обеспечивается подачей топлива не в камеру сгорания напрямую, а в специальную рамку, выступающую в роли предварительного аккумулятора. За счет такого технологического решения удалось разделить процесс впрыска топливной смеси и формирование избыточного рабочего давления. Производительность насоса такого типа регулируется электронными системами управления двигателем.

Подробнее о регулировке можно прочесть здесь.

Закажи звонок

или перезвони 7 (921) 932-25-54

ТНВД системы Common Rail

Несколько иной тип насосов высокого давления применяется в топливной системе Common Rail. На конструкции ТНВД здесь сказываются особенности работы самой системы.

Одноплунжерный ТНВД Common Rail

В этой системе впрыск контролируется и управляется ЭБУ, поэтому дозировка и момент впрыска топлива в задачу насоса не входят. У него только одна функция – нагнетать топливо в рампу (аккумулятор).

Поэтому конструкция ТНВД сильно упрощена. По сути, насос состоит только из вала, плунжерных пар (от 1 до 3) и клапанов – впускных и нагнетательных. Регуляторы здесь отсутствуют за ненадобностью.

Двухплунжерный насос высокого давления

Здесь все просто – вал вращается от привода и плунжеры постоянно нагнетают топливо в рампу. Это и все, что требуется от ТНВД.

Принцип работы топливного насоса

Работа ТНВД основывается на поршне и нагнетательном клапане. После того, как кулачковый вал получает необходимый импульс от коленчатого, он набегает на муфту и увеличивает давление в порции топлива, расположенной над поршнем. Одновременно с этим перекрывается впускная магистраль. После того, как уровень давления в системе достигает требуемого, открывается нагнетательный клапан и впускает топливную смесь в форсунку. При обратном цикле и движении поршня вниз остатки горючего удаляются через винтовой канал. Полость в поршне в определенный момент цикла располагается на одном уровне с выпускным трактом, после чего процесс повторяется.

Управление режимами работы топливного насоса осуществляется за счет электронных блоков. Высокоточное оборудование в режиме реального времени получает информацию с датчиков температуры, контроллеров вращения вала, что является основанием для формирования командных сигналов. В память ЭБУ заложено несколько оптимальных алгоритмов работы, с которыми и сравнивается полученная с датчиков информация. На ее основе электронный блок устанавливает лучший цикл подачи топливной смеси и угол опережения. В некоторых моделях двигателя в конструкцию ТНВД включаются узлы, которые дополняют электронную систему управления.

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.

Признаки и причины неисправностей топливного насоса

Как говорилось ранее, ТНВД – один из самых сложных и дорогостоящих узлов дизельного мотора. В большинстве случаев причиной неисправностей является использование низкокачественного топлива и масла. При попадании инородных частиц, пыли и грязи, продуктов сгорания в форсунки или плунжерную пару последние очень быстро выходят из строя. Об этом свидетельствуют следующие признаки:

• Затрудненный запуск двигателя.
• Увеличенный расход топлива без видимых причин.
• Провалы в мощности силового агрегата.
• Дымность.
• Посторонние звуки и шумы при запуске мотора.

Еще одна причина поломок – естественный износ плунжерной пары, который приводит к увеличению микронных зазоров, попаданию в них нагара и сбоям в системе.

Как показывает практика, причинами перебоев в подаче горючего в камеры сгорания, могут стать:

• Критический износ зубцов клапанов или рейки.
• Механические дефекты и повреждения втулки.
• Истирания поршня.
• Уменьшение пропускной способности распылителей топлива.

Подробнее о неисправностях вы можете прочитать в статье.

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!
Ключевые теги: двигатель, устройство автомобиля

Особенности диагностики и ремонта ТНВД

В силу сложности конструкции топливного насоса диагностика может выполняться только на специализированных стендах. Процедура достаточно сложная и требует внимательного отношения к процессу со стороны механиков. Даже технически ее невозможно выполнить в условиях гаражного сервиса – только на специализированных СТО по обслуживанию дизельных моторов. При появлении перебоев в работе топливной системы рекомендуем сразу обратиться в наш сервисный центр и записаться на диагностику. Своевременно проведенная процедура позволяет выявить стабильность давления, равномерность подачи топливной смеси, остаточный ресурс деталей и их степень износа, иные факторы, влияющие на работу ТНВД. Благодаря системному подходу вы сможете сэкономить на приобретении комплектующих.

Часто причиной неисправностей является не износ элементов топливного насоса, а проблемы с электронным блоком или датчиками, которые передают некорректную информацию. Генерация неверных управляющих сигналов приводит к сбоям в подаче топлива. Определить точную причину и выполнить качественный ремонт сможет только специалист, а попытки заменить детали самостоятельно могут привести к глобальным неисправностям двигателя в целом.

Высокоточное диагностическое оборудование, ремонтные стенды, оригинальные запчасти от производителей, квалифицированный персонал – все это позволяет осуществлять комплексный ремонт у нас в течение 1 рабочего дня!

Если есть уверенность в своих силах

При наличии перечисленных выше признаков необходимо подумать о ремонте топливного нагнетателя. Ниже рассматривается, как устранить некоторые неисправности аксиального ТНВД распределительного типа своими руками.

Следует оговориться, что прежде чем браться за эту работу, следует изучить устройство ремонтируемого агрегата, выяснить — какие могут понадобиться инструменты, потому что в некоторых случаях не обойтись без специальной оснастки, съемника, например.

Также следует приготовить фотоаппарат, чтобы фиксировать каждый этап разборки. В противном случае можно забыть — где находились те или иные детали. Для разборки необходимо приготовить подходящий стол и покрыть его чистой тканью или хотя бы листом белой бумаги. На полу не должно быть мусора, иначе случайно упавшую деталь можно и не найти.

Итак, что может самостоятельно сделать автолюбитель, не имеющий специальной квалификации?

1. устранить утечку топлива из корпуса насоса;
2. проверить исправность электромагнитного клапана;
3. проверить плунжерный механизм подачи горючего;
4. проверить автоматический регулятор частоты вращения;
5. очистить фильтрующие сетки;
6. проверить давление, развиваемое прибором;
7. отрегулировать автомат опережения впрыска.

Проверка давления

В заключение проверяют давление в напорной магистрали, что является косвенной проверкой состояния плунжерной пары. Для этой цели понадобится манометр, рассчитанный на давление до 350 бар, соединительный шланг для подключения к насосу и переходник, включающий в себя стравливающий клапан.

В качестве измерительного прибора подойдет манометр ТАД-01А или более старый — КИ-4802. Если переходника в продаже не найдется, придется изготовить его самостоятельно.

Конечно, необходимо принимать во внимание размеры присоединительной резьбы, и куда планируется вворачивать соединительный шланг. Для измерения прибор подключают к центральному отверстию распределительного блока или к одному из напорных штуцеров.

После присоединения манометра к ТНВД проворачивают вал насоса с помощью стартера и фиксируют показание стрелочного индикатора. Если прибор показывает больше 250 атмосфер — это нормально (при работающем двигателе давление будет выше).

Аварийный ремонт электромагнитного клапана

Как было обещано выше, несколько слов о том, что делать, если откажет в пути электромагнитный клапан отключения топлива. В этом случае двигатель внезапно остановится. Правда, причин этому может быть несколько. Чтобы отбросить версию неисправности электроклапана, его необходимо исключить из работы, поскольку в нормальном режиме он всегда открыт.

Для этого нужно снять питающий провод, изолировать его от массы, после чего вывернуть клапан, удалить из него наконечник с пружиной и поставить устройство обратно. Если двигатель все равно не заведется, причина, очевидно, — в чем-то другом. Если же мотор запустится, нужно искать неисправность в клапане.

Чтобы делать это не в дороге, нужно сначала добраться до дома. Правда глушить двигатель потом придется грубо, но просто: поставить машину на ручник, включить повышенную передачу и отпустить педаль сцепления.

А затем уже приступать к ремонту. Сначала следует проверить, — не сгорела ли обмотка электромагнита. Для этого соединяют клапан с плюсом аккумулятора с помощью отрезка исправного провода, после чего пытаются завести двигатель. Если он заводится, значит, сгорела обмотка. В противном случае ищут место утечки напряжения с подводящего провода.