Как устроен ТНВД дизельного двигателя?

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя

Сегодня все машины оснащены топливным насосом высокого давления. Он служит для того, чтобы вовремя подать дизель в камеру сгорания в нужный момент цикла. Существует несколько видов устройства, подкачивающего топливо. Насос высокого давления бывает нескольких видов.

Назначение

Такой насос требуется для того, чтобы регулировать своевременную подачу солярки в камеру сгорания дизельного двигателя, а еще – чтобы определить нужный момент впрыска. После того, как появились аккумуляторные системы впрыска, функцию определения нужного момента впрыска стали выполнять форсунки, которые управляются электронным блоком дизельного двигателя.

Чтобы ТНВД подавал горючую смесь, требуется насос низкого давления. Устройство, подкачивающее топливо низкого давления, устанавливается либо на коробку помпы высокого давления, либо рядом с ним. Топливный насос низкого давления (подкачивающий) осуществляет перекачку топлива к распределителю под высоким давлением.

Соединяются ТННД и ТНВД посредством специальных патрубков, в которых установлены небольшие фильтры грубой очистки топлива.

Насос низкого и высокого давления (подкачивающий) может работать в двух режимах. Первый режим – это подготовительный. В начальной фазе, поршень опускается и набирает топливо. На второй фазе клапан подачи солярки закрывается, и поршень выдавливает топливо прямо на ТНВД.

Устройство помпы низкого давления состоит из нескольких частей:

• кулачковый вал;
• вал ротора;
• диск распределения;
• соединительная муфта;
• приводная шестеренка;
• главный корпус – статор.

Устройства, подкачивающие топливо низкого давления, бывают двух видов схем, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.

• Первый тип – это механический подкачивающий насос низкого давления. Принцип работы этого вида основан на том, что коленчатый вал дизельного двигателя при вращении нажимает на специальный кулачок, нажатие на который приводит в движение поршень высокого давления. Работа этого механизма полностью обеспечивает мотор необходимым количеством топлива.
• Существует еще один вид устройства низкого давления, подкачивающее топливо – это электрический элемент. Появление этого вида помп произошло по причине того, что со временем в автомобилях стало появляться все больше электроники. Поэтому механический тип не создавал нужного высокого давления. Принцип работы основан на том, что внутри насоса установлен специальный двигатель. Чаще всего такой вид ТННД устанавливается на дизельные двигатели.

Виды ТНВД

Существует три вида ТНВД для дизельного двигателя, каждый из них имеет свои определенные характеристики и качества.

Первый вид ТНВД – это рядный. На таком типе ТНВД, количество плунжерных пар равняется количеству цилиндров двигателя. Плунжерные пары устанавливаются в корпусе ТНВД там же, где проходят каналы, по которым движется дизель. В движение плунжерные пары приводятся посредством работы кулачкового вала, его вращение напрямую зависит от коленчатого вала дизельного двигателя. Во время оборота вала двигателя кулачок толкает плунжеры и заставляет его двигаться. Когда плунжер движется вверх, закрываются отверстия. Благодаря этому образуется давление, из-за чего открывается нагнетатель, и дизель попадает в нужную форсунку. Количество дизеля, которое будет попадать в форсунки можно регулировать механическим способом. Сделать это можно с помощью вращения плунжера внутри втулки.

Существует еще один способ регулировки – это с помощью специального блока. На этом виде ТНВД можно регулировать момент, когда топливо попадает в форсунки дизельного двигателя. Воспользовавшись центробежной муфтой, можно выбрать момент впрыска топлива механическим способом. Неоспоримым преимуществом рядного насоса считается то, что его работа, даже на дизеле низкого качества, вполне возможна. Происходит это потому, что смазывается он моторным маслом. Такой тип сегодня применяется на дизельных моторах, предназначенных для тяжелых нагрузок.

На легковые машины с дизельным двигателем рядный насос перестали устанавливать уже в 2000 годах.

Второй тип ТНВД – это распределительный. Этот насос оснащен лишь двумя плунжерами, которые работают со всеми камерами сгорания. Преимущество – то, что распределительный насос имеет меньшие габариты и вес. Вторым плюсом считается то, что такой тип распределяет горючую смесь равномерней.

Однако есть минусы и у него. Главным минусом является то, что такое устройство относительно недолговечно. Из-за того, что на мощных моторах быстро изнашивается распределительный и подкачивающий насос, его ставят на дизельные двигатели для легковых автомобилей. Устройство распределительной помпы высокого давления позволяет во время работы заливать дизель в пространство, которое расположено над плунжерами, а затем отправлять его в цилиндры. Самую главную работу, а именно подачу топлива, устройство осуществляет посредством низкого давления. Низкое давление для подачи топлива создает насос, который подкачивает дизель. Смазывание этого насоса производится дизелем, которое заливается автоматически в корпус.

Третий тип ДНВД для дизельного двигателя называется магистральным. Этот тип используется на двигателях с автоматическим впрыском дизельного топлива. Чаще всего такая конструкция оснащается форсунками Common Rail. Магистральные насосы обеспечивают достаточно высокую силу относительно других ТНВД.

Сила, которую создает этот топливный насос высокого давления, достигает 180МПА. Конструкция позволяет устанавливать от одного до трех плунжеров в это устройство.

Привод плунжеров, как и в других устройствах, осуществляется посредством распределительного вала. Плунжеры крепятся к данному валу при помощи жестких пружин, которые сжимаются, вследствие чего топливный плунжер движется вниз и отправляет соляру в цилиндры. Количество кратной подачи топлива корректируется автоматически с помощью клапана дозировки топлива, который открывается в нужный момент, и соляра поступает в цилиндры. На самом деле клапан здесь играет роль исполнителя, все основное управление узлами устройства на себя берет электронный блок управления. На схеме из Интернета можно рассмотреть, что сигнал с датчика идет на блок управления, а тот в свою очередь устанавливает клапан в нужное положение.

Ремонт и замена

Нередко ТНВД приходит в негодность, и его требуется заменить. Исходя из того, что он бывает нескольких видов, то и ремонт всегда разный. Механический насос можно починить своими силами. Главное, чтобы починить его, нужно найти схему в Интернете.

После того, как будут произведены работы по снятию насоса, требуется найти неисправную деталь и заменить ее новой. Затем, воспользовавшись той же схемой, нужно собрать его обратно и установить на автомобиль. Если с механическим насосом все просто, то остальные два самостоятельно починить уже возможно не получится. Некоторые автосервисы берутся за такой ремонт, который обходится в копеечку. Нередко сломанные подкачивающие и распределительные топливные насосы просто выкидывают и покупают новые.

Резюме

Одной из важных составляющих топливной системы автомобиля считается ТНВД. Существует три вида топливных насосов высокого давления, каждый из которых имеет свои особенности. Каждая помпа высокого давления имеет свои характеристики и устанавливается на двигатель, рассчитывается на определенные нагрузки.

Все насосы высокого давления оснащены подкачивающими помпами низкого давления. Они нужны для того, чтобы подавать дизель в ТНВД. Чаще всего ТНВД устанавливаются на автомобили с дизельными моторами. Несмотря на то, что существует несколько видов помп для двигателей, все они обладают одинаковой целью, и схема их работы практически не различается.

Что такое ТНВД в дизельном двигателе автомобиля

Аббревиатура ТНВД расшифровывается как Топливный Насос Высокого Давления (в английской литературе просто Injection pump). Данный насос используется на автомобилях с дизельным двигателем. Ведь для эффективного сгорания дизельного топлива требуются определенные условия, связанные с обеспечением высокого давления.

Поэтому, каждый автомобилист должен понимать, что такое ТНВД в дизельном двигателе, назначение и принцип его работы. Ведь без этого узла не сможет нормально функционировать система впрыска любого дизельного силового агрегата.

Для чего нужен Топливный Насос Высокого Давления

Основное назначение ТНВД — обеспечить подачу дизельного топлива в камеру сгорания двигателя под определенным давлением в требуемый момент. Но, стоит сказать, что с внедрением системы впрыска Common Rail с электронно-управляемыми форсунками, главной функцией насоса стало исключительно создание высокого давления топлива, при котором происходит наиболее полное его сгорание. Именно благодаря этому обеспечивается высокая мощность двигателя, работающего на обычной солярке.

Учитывая то, что современные модификации ТНВД должны обеспечивать подачу топлива при давлении 150 МПа и более, применение стандартной поршневой схемы неэффективно. На практике решить проблему удалось, применяя традиционную для компрессоров плунжерную пару (стальной высокопрочный стержень и цилиндр небольшого диаметра). Оба этих элемента изготовлены с высокой точностью, что позволило отказаться от традиционных для поршневых групп колец.

Время и объем подачи топлива в камеру сгорания определяется исходя из частоты вращения коленчатого вала силового агрегата. Поэтому, даже при изменении нагрузки (нажатие на педаль акселератора), двигатель получает необходимую для стабильной работы порцию солярки.

Топливный насос высокого давления, это один из основных узлов, обеспечивающих работоспособность двигателя. Поэтому его техобслуживанию и диагностике неисправностей стоит уделять особое внимание.

Видео о ТНВД

Читайте также: Чем отличается дизельный двигатель от бензинового и что выбрать.

Какие бывают ТНВД и чем они отличаются

На дизельных двигателях различных модификаций и разного поколения используют существенно отличающиеся модели топливных насосов высокого давления. Условно все модификации можно разделить на следующие группы.

Рядные топливные насосы высокого давления

Рядный Топливный насос высокого давления от Bosch

Основная особенность устройства заключается в наличии отдельной плунжерной пары на каждый цилиндр. Все они размещаются в едином корпусе ТНВД, а подача топлива обеспечивается по специальным каналам. Функционирует агрегат следующим образом:

• Движение плунжера обеспечивается вращением кулачкового вала, имеющим привод непосредственно от коленвала двигателя.
• Под воздействием толкателя плунжер начинает передвигаться по втулке, при достижении заданного давления открывается выпускной клапан и топливо поступает в рабочий цилиндр двигателя.
• Регулировка момента подачи и требуемого объема горючего может осуществляться механическим способом либо при помощи систем электронного управления.

ТНВД такого типа отличаются высокой надежностью. На текущий момент рядные устройства применяются на среднем и тяжелом автотранспорте, на легковых автомобилях с начала столетия подобные ТНВД не устанавливаются.

Читайте также: Что такое ГБЦ и как она устроена.

ТНВД распределительного типа

Топливный насос высокого давления распределительного типа

В этих устройствах производители отказались от выделенной на каждый рабочий цилиндр плунжерной пары. Конструкция содержит всего один или два плунжера, обеспечивающих повышение давления горючей смеси. К форсункам топлива подается через распределительную головку по специальным каналам.

Среди преимуществ такого типа ТНВД можно выделить:

• Уменьшенные габаритные размеры и масса оборудования. Благодаря этому основной сферой применения агрегата стали именно легковые автомобили.
• Равномерная подача топлива по цилиндрам независимо от режима работы двигателя. Обеспечить это удалось благодаря автоматической системе регулировки (механическая или электронная).

Следует признать, уменьшение количества плунжерных пар привело к увеличению нагрузки на них. Поэтому рабочий ресурс агрегата уступает другим модификациям ТНВД.

Читайте также: Что такое ДМРВ и какие функции оно выполняет.

Магистральные ТНВД

Магистральный Топливный насос высокого давления

Практически на всех современных дизельных автомобилях используется аккумуляторная система впрыска топлива Common Rail, одним из основных узлов которой и стал магистральный насос высокого давления.

Его основное отличие заключается в том, что горючее подается не непосредственно в цилиндры, а в аккумулирующую емкость (топливную рампу). Конструкция позволила разделить процессы повышения давления (нагнетания) топлива и его впрыска, что обеспечило более лучшую управляемость этими процессами.

На практике применяют насосы с 1-3 плунжерными парами, приводимыми в действие пружинами или под воздействием сжатых газов. Существуют модификации и с гидравлическим приводом. Распределение топлива по цилиндрам из рампы осуществляется при помощи открытия соответствующих дозирующих клапанов.

Эффективность работы магистрального ТНВД в комплексе с топливной рампой обеспечивается системой электронного управления и высоким создаваемым давлением (более 1500 бар). На текущий момент подобная система впрыска считается наиболее совершенной. Но стоит учитывать то, что магистральные ТНВД достаточно чувствительны к качеству используемого топлива.

Мой дорогой дизель: почему ломаются ТНВД, и как их чинят

С момента окончательной прописки дизельных моторов на легковых автомобилях не только владельцы, но и мастера с небольшой опаской смотрели на это «чудо техники». Да, выигрыш на топливе и на тяге очевиден – но что будет, если мотор сломается? Особенностью всех без исключения двигателей на тяжелом топливе является прецизионность сборки самых ответственных деталей, а также величина рабочего давления – разумеется, если мы говорим о современных моторах. Глядя на нормо-часы в сервисе, касающиеся ремонта и обслуживания топливной аппаратуры, каждый невольно задастся вопросом: «Стоит ли игра свеч?». И да, и нет.

С одной стороны, вы получаете неимоверно производительный ДВС с паровозной тягой и уменьшенным расходом, с другой – необходимость повышенного внимания к качеству топлива, более частой замене топливного фильтра и довольно большим расходам в случае необходимости ремонта или замены элементов системы. Но если первая чаша весов все же перевесила, и вы стали обладателем автомобиля «на дизеле» с системой Common Rail, то стоит посмотреть, как ремонтируются элементы этой системы. Сегодня мы выясним, как выполняется ремонт ТНВД.

Кратко об устройстве

Common Rail : это словосочетание у всех на слуху, и многие даже знают, что это такое. Говоря простым языком, это не что иное, как система впрыска дизельного топлива из общей магистрали непосредственно в цилиндр двигателя под очень высоким давлением (1 600 – 1 800 бар). Некоторые скажут: но ведь дизтопливо уже давно впрыскивается непосредственно, в чем же особенность? Ответ лежит на поверхности, в самом названии: это «единая магистраль».

Раньше, до появления Common Rail, дизтопливо под давлением, создаваемым ТНВД (топливным насосом высокого давления) отправлялось сразу к форсунке, через которую впрыскивалось в цилиндр. В новой же системе насос нагнетает топливо в топливную рампу, которая сама по себе является аккумулятором – а уже от рампы топливо по трубкам подводится к форсункам.

Благодаря подобной схеме получается, что все форсунки имеют в своем распоряжение топливо под одинаковым давлением в любое время и в любом количестве – причем давление это довольно высокое. Оно необходимо для лучшего распыления и, следовательно, смешивания топлива с воздухом, а значит, для более полного сгорания. Все это – звенья цепи, ведущей к повышению эффективности работы ДВС.

Почему нельзя было обойтись без общей топливной рампы? Чтобы ответить себе на этот вопрос, попробуйте надуть до максимального размера воздушный шарик за один присест. Если вы кит, то справитесь без проблем. Если же вы человек, то придется или очень постараться, или просто сделать несколько вдохов и выдохов. Так и здесь: систему питает небольшой насос высокого давления с малыми потерями на трение, но с возможностью накачать 1600 бар в трубку, называемую топливной рампой.

Следующий элемент в схеме – форсунки. В современных моторах они могут быть электромагнитными или пьезоэлектрическими. Вторые, к слову – последнее слово техники в дизелестроении.

Для завершения схематической картины работы Common Rail добавим, что топливо от рампы подается к форсункам, но не запирается в самой рампе, а отводится через сливной канал. По сути, топливо в системе постоянно циркулирует, но как только сигнал «приходит» на электромагнитный клапан, он «открывает» форсунку, и топливо распыляется в цилиндр. Кстати, именно об устройстве и работе форсунок мы поговорим в следующей статье.

Устройство ТНВД

Конструктивно насосы могут быть роторными или, как в нашем случае, плунжерными. Так как в наше поле зрения попал плунжерный насос, и на данный момент он более распространен, то и рассматривать мы будем различные вариации этой конструкции.

Принцип работы предельно прост: подпружиненный плунжер двигается внутри стакана, набирая и выталкивая из полости над ним дизтопливо. Перемещается плунжер благодаря кулачковому валу. Зачастую конструктивно в корпус установлено три плунжера. В полости над плунжером установлены односторонние клапаны на впуск и выпуск. В общем, насос устроен почти как сердце.

Если обратиться к деталям, то можно выделить три типа ТНВД.