Устройство, принцип работы и виды ТНВД

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.

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.

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.

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.

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.

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!