Тнвд бензинового двигателя что это
Перейти к содержимому

Тнвд бензинового двигателя что это

  • автор:

ТНВД (Топливный насос высокого давления)

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

Определение

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

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

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

История разработки и совершенствования

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

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

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

Устройство

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

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

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

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

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

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

Принцип работы

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

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

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

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

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

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

Классификация

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

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

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

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

Частые неисправности

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

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

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

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

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

Топливный насос высокого давления (ТНВД)

В топливной системе дизельного двигателя ТНДВ ответственен за поступление топлива в форсунки под нужным давлением. Горючее смешивается с кислородом, с максимальной пользой сгорает меньше выделяя продуктов распада.

Без такой системы дизельное сердце работает неудовлетворительно и с недостаточной мощность, нерационально потребляя топливо с большим выделением вредных веществ в атмосферу.

Что такое топливный насос высокого давления в дизеле, назначение

В дизеле этот насос делает так, что топливо подается под большим давлением, когда коленвал крутится.

Состоит из корпуса, в котором расположены:

  • плунжеры;
  • клапаны;
  • регуляторы и другие детали.

Подача горючего в форсунки при синхронизации с источником движения происходит с учётом режима работы и нагрузки.

Система обеспечивает необходимое давление топлива в соответствующей системе, зависящее от типа двигателя, конструкции форсунок, требований экологических норм.

ТНВД также регулирует количество горючего, подающегося в форсунки, влияя на степень заполнения цилиндров и степень сжатия. Таким образом, топливный насос влияет на мощность, экономичность, экологичность дизельного двигателя.

Классификация и устройство ТНВД

По модификации, принципу работы и техническим характеристикам разделяются на:

  1. Многоплунжерные;
  2. Распределительные;
  3. Магистральные.

Многоплунжерные

В насосах имеется несколько плунжеров, движущихся внутри цилиндров под действием кулачкового вала. Каждый плунжер соответствует одному цилиндру двигателя и подает топливо в форсунку через трубку высокого давления.

Их визитной карточкой считается высокая точность дозировки топлива, надёжность. Конструкция имеет большой вес и внушительные габариты. Наглядными примерами являются Bosch VE, Bosch P, Bosch PE и другие. Применяются в основном на легковых автомобилях и легком коммерческом транспорте. Они обеспечивают давление до 700 бар при частоте вращения до 2400. Они состоят из нескольких систем, которые расположены в одном корпусе. Легко ремонтируются своими руками.

Распределительные

Конструкция предусматривает один плунжер, движущегося внутри распределительного цилиндра под действием кулачкового вала. В форсунки посредством переключающего трубки высокого давления в соответствии с порядком зажигания цилиндров распределительного клапана плунжером подаётся горючее

ТНВД Bosch VE, Lucas DPC, Stanadyne DB и им подобные имеют простую конструкцию, малый вес, размеры, но им свойственны низкая точность дозировки топлива. Применяются в дизельных двигателях с низкими и средними требованиями к экологичности и экономичности. Регулировка количества топлива производится с помощью центробежного или вакуумного регулятора.

Магистральные ТНВД системы Common Rail

Конструкционная особенность — один или несколько плунжеров, движущихся внутри цилиндров под действием электромагнита или кулачкового вала. Плунжеры подают топливо в общую топливную магистраль (рампу), в которой поддерживается постоянное давление топлива.

Из магистрали горючее поступает в форсунки, которые управляются электроникой и открываются в нужный момент. ТНВД Bosch CP1, Bosch CP3, Delphi DFP, прочие из этой категории наделены высокой точностью дозировки топлива, возможностью регулировать давление, количество, время впрыска топлива, низким уровнем шума и вибрации.

Дозировка топлива в ТНВД

Так именуется процесс регулирования количества топлива, которое подается в форсунки в зависимости от режима работы и нагрузки на двигатель. Дозировка осуществляется через электронный блок управления электромагнитных клапанов в зависимости от типа насоса.

Так в многоплунжерных и распределительных она происходит за счет изменения хода плунжера, который определяется положением регулятора оборотов — устройства, реагирующего на сигналы от датчиков давления, температуры, скорости и других параметров двигателя и изменяющего угол поворота плунжера относительно кулачкового вала.

Дозировка горючего в магистральных вариантах происходит через изменения времени, продолжительности открытия управляемых электроникой форсунок.

Обработанные сигналы от датчиков давления, температуры, скорости, других параметров двигателя, формируют импульсы, посылающиеся на форсунки. Таким образом, можно адаптировать дозировку топлива под нужные условие функционирования с целью обеспечить оптимальное сгорание оного.

Какие есть типы ТНВД?
Магистральные

Уровень давления, коэффициент сжатия

Работа дизельного двигателя оценивается параметрами, которые совокупно влияют на температуру, скорость сгорания горючего, экологичность. Первым измеряется давление топлива, которое подается в форсунки ТНВД. Зависит от типа насоса, конструкции форсунок, режима работы, нагрузки на двигатель.

В многоплунжерных, распределительных вариантах давление топлива корректируется регулятором давления, который поддерживает давление в пределах заданных значений. В магистральных типах давление топлива регулируется электроникой, измеряющая частоту и силу импульсов на плунжеры.

На варьирующийся от 100 до 2500 бар показатель давления топлива в ТНВД влияет разновидность двигателя, системы впрыска. Параметр определяет давление топлива в топливной магистрали (рампе), которое в свою очередь определяет давление топлива в форсунках.

Последнее влияет на качество распыления топлива, которое в свою очередь влияет на смешивание топлива с воздухом, скорость сгорания. Для хорошего сгорания топлива важно, чтобы оно было тонко распылено и хорошо смешано с воздухом. Этого можно достичь, повышая давление топлива в форсунках. Однако, если давление будет слишком высоким, то это может привести к негативным последствиям, таким как износ форсунок, повышение температуры и детонация в цилиндрах.

Коэффициентом сжатия применяется для вычисления отношения объема цилиндра при нижнем положении поршня к объему при верхнем положении. Зависит от геометрии цилиндра, поршня, головки блока цилиндров. Показатель в дизельном двигателе обычно составляет от 14 до 24 Па, в зависимости от типа двигателя и топлива. Он определяет температуру, давление воздуха в цилиндре перед впрыском топлива.

Чем выше коэффициент сжатия, тем выше температура и давление воздуха, тем лучше зажигание и сгорание топлива. Однако слишком высокое значение коэффициент может привести к перегреву и детонации в цилиндрах, увеличению выбросов оксидов азота. Поэтому уровень давления и коэффициент сжатия в дизельном двигателе должны быть оптимальными, чтобы обеспечить мощность, экономичность, экологичность.

Использование насосов высокого давления в бензиновых двигателях

Устроства двигателя с ТНВД.jpg

В системах прямого впрыска топлива (GDI) для повышения повышение эффективности, снижение выбросов нужен ТНВД в бензиновом двигателе. В системах GDI топливо подается в цилиндр под высоким давлением, а не во впускной коллектор под низким, как в стандартных системах.

Это позволяет лучше контролировать процесс смешивания горючего с воздухом, регулировать степень сжатия и зажигания. В системах GDI используются магистральные насосы высокого давления, которые подают топливо в общую топливную магистраль, откуда оно поступает в форсунки.

Давление топлива в системах GDI может достигать 200 бар, в зависимости от режима работы двигателя. Примеры бензиновых двигателей с системами GDI — это двигатели Ford EcoBoost, Volkswagen TSI, Toyota D-4S и другие.

Список сервисов по диагностике автомобиля
Рекомендованные автосервисы на сайте

Основные неисправности, их причины, ремонт ТНВД

ТНВД устройство сложное, дорогостоящее, требующее аккуратного обращения, своевременного обслуживания. Подвержен приводящим к снижению производительности, увеличению расхода топлива, повышению выбросов поломкам.

Если топливо в ТНВД не имеет достаточного давления, то это может быть из-за разных причин, связанных с загрязнением, повреждением или износом разных частей насоса, а также с неправильной настройкой регуляторов или низким уровнем горючего в баке. Это влияет на то, как оно поступает в форсунки, и может привести к тому, что двигатель работает хуже, потребляет больше топлива и выделяет больше дыма.

Следствием слишком высокого уровня горючего в баке, вышеперечисленных факторов становится избыточное давление топлива в ТНВД. Результатом такой неисправности становится перерасход горючего, повышение температуры и детонация в цилиндрах, износ и повреждение форсунок, насоса и других деталей топливной системы.

Загрязнение топлива и ТНВД является следствием его низкого качества, наличия воды, пыли, ржавчины, смолы и других примесей в нем, неправильным хранением и транспортировкой, недостаточной очисткой от фильтров. Следствием становится закупоривание, износ фильтров, насоса, форсунок, иных деталей топливной системы, снижение давления, качества горючего, ухудшение его смешивания с воздухом и сгорания, увеличение расхода оного, выбросов.

Воздух в топливной системе появляется вследствие нарушения герметичности топливных трубок, фильтров, насоса, форсунок и других деталей топливной системы, неправильной ее прокачкой, низким уровнем топлива в баке. Такая неполадка приводит к снижению давления и качества топлива, нарушению работы насоса и форсунок, появлению пульсаций, шумов в топливной системе, снижению мощности и устойчивости работы двигателя, увеличению расхода топлива, выбросов.

Ремонт ТНВД сложен требует специальных знаний, инструментов, оборудования. Желательно, чтобы он выполнялся только квалифицированными специалистами в сервисных центрах согласно технической документации, рекомендациям производителя. Ремонт ТНВД включает в себя диагностику, разборку, очистку, проверку, замену, сборку и настройку, делается с учетом типа, модели оного и двигателя.

Сроки ремонта ТНВД зависят от сложности поломки, марки автомобиля и используемых запчастей. В среднем, ремонт ТНВД может занять от 3 часов до 3 дней. В Москве ремонт ТНВД может стоить от 6 500 до 15 000 рублей, а диагностика — от 2 000 рублей. Если заблаговременно не устранить поломки, это может привести к неравномерной подаче топлива в форсунки, что ухудшит качество смеси и сгорания, а также повысит расход топлива и дымность выхлопа.

Также познаете прелести перегрева мотора, так как топливо охлаждает плунжерные пары и форсунки. Узнаете, что такое утечка горючего из-под уплотнительных колец или топливных трубок, а это риск возгорания.

Как подобрать, выбрать ТНВД для автомобиля

Прежде чем поменять ТНВД, то нужно уззнать, какой насос подходит для автомобиля и двигателя. Это написано в документации от производителя. Если сделаете верный выбор, тогда двигатель будет работать хорошо меньше загрязняя воздух.

Учитывайте состояние и пробег двигателя, влияющих на износ, загрязнение и других деталей топливной системы. Если двигатель имеет пробег свыше 200 — 300 тысяч километров или плохое состояние, то может потребоваться замена или ремонт ТНВД, фильтров, форсунок. В случае малого пробега или хорошей сохранности может быть достаточно профилактического обслуживания.

Выбирайте ТНВД по цене, качеству, гарантии, сертификатам, доставке и установке. Сравнивайте разные варианты по типу, модели и производителю. Учитывайте надежность, долговечность, ремонтопригодность и экономичность. Не экономьте и не переплачивайте. Ориентируйтесь на отзывы и репутацию.

Обратитесь к профессионалам за консультацией и помощью. Они смогут подобрать для вас подходящий ТНВД, а также выполнить его доставку, установку, настройку и обслуживание.

Итог

Без качественного ТНВД, отвечающего за подачу топлива в форсунки под нужным давлением, дизельный двигатель не может работать нормально. От этого зависят мощность, экономичность и экологичность двигателя.

ТНВД бывают разные, и нужно выбирать тот, который подходит к вашему двигателю. В случае его поломки двигатель может потерять до 50% своей производительности, а расход топлива и выбросы вредных веществ могут увеличиться в несколько раз.

Ремонт ТНВД — это не простая задача, которую можно сделать самостоятельно. Понадобятся профессиональные знания, инструменты, оборудование. Поэтому лучше довериться специалистам, которые знают, что делают.

Руководство по ТНВД: работа, принципы и важность

Детал.png

Когда автомобилисты слышат — ТНВД, у большинства возникает больше вопросов, чем ответов. Все знают, что это важный элемент, но мало кто понимает, зачем он нужен и где находится. Найдутся те, кто не представляет, как расшифровывается аббревиатура. Но точно все в курсе, что ТНВД это только в дизельных автомобилях… или нет? Далее в статье мы предоставим подробное руководство по ТНВД. Вы поймете, почему при первых признаках неполадки лучше не затягивать с диагностикой. Понятным языком объясним назначение и устройство топливного насоса высокого давления, разберемся какие виды бывают и узнаем еще много интересного.

Назначение и роль ТНВД в работе двигателя

Назначение и роль ТНВД в работе двигателя.png

Топливный насос высокого давления (ТНВД) сконструирован для подачи горючего под большим давлением и в определенном объеме, чтобы смесь сдетонировала в цилиндре. От безотказной работы насоса зависит правильное функционирование ДВС. Стоит понимать, что ТНВД на дизеле, это более сложная система впрыска, чем в большинстве бензиновых двигателей.

Важно! При некорректной работе устройства нарушается процесс сгорания смеси, что пагубно влияет не только на КПД силового агрегата, но и может привести к поломке мотора.

Что такое ТНВД и для чего он нужен?

  1. Из топливного бака подкачивающий насос качает горючее.
  2. Жидкость поступает в фильтр, где оседают механические примеси, парафин и вода.
  3. Очищенное дизтопливо всасывается в ТНВД.
  4. Солярка поочередно под давлением подается в форсунки.
  5. В момент рабочего такта, форсунки впрыскивают горючее в камеру сгорания и происходит детонация смеси.

Важно понимать, что ТНВД отвечает за нормальную работу всего агрегата, и от его исправности зависит безотказность ДВС.

Роль ТНВД в системе подачи топлива

Если остановиться на том, для чего нужен ТНВД, стоит выделить еще два пункта: дозирование горючего в зависимости от испытываемой двигателем нагрузки и точное определение впрыска. Основная задача устройства — обеспечение высокого давления нагнетаемого в форсунки топлива.

Для полноценного сгорания смеси давление в системе должно быть в пределах 350 — 1800 бар. Значение зависит от нагрузки на мотор и вида ТНВД.

Необходимость в высоком давлении впрыска заключается в особенностях дизельного ДВС. Для детонации смеси в камере сгорания нужна высокая степень сжатия воздуха, а топливо должно быть распылено как можно мельче. Чем выше давление обеспечивает ТНВД и меньше отверстие форсунки, тем сильнее распыление горючего.

Общее устройство ТНВД

Общее устройство ТНВД.png

Насос имеет сложное устройство, но понять принцип его работы при желании можно. В первую очередь стоит знать, из чего состоит ТНВД:

  • Кулачковый вал;
  • Плунжеры;
  • Рейка;
  • Нагнетательный клапан;
  • Топливный насос низкого давления (ТННД);
  • Магистраль высокого давления.

Это основные элементы, которых достаточно для ознакомления с принципом действия.

Устройство ТНВД

Для понимания нужно знать, что крутит ТНВД. При повороте ключа, стартер вращает коленвал, который передает привод на кулачковый вал насоса. Он приводит в движение ТННД, а также его вращение, преобразуется в возвратно-поступательное движение толкателей.

Подкачивающий насос, через фильтр заполняет полости топливной магистрали в верхней части корпуса ТНВД горючим.

Толкатель перемещает плунжер вверх, а пружина возвращает его в обратное положение.

Плунжер — длинный поршень, имеющий наклонный канал на поверхности. Когда он движется к нижней мертвой точке, из магистрали в цилиндр поступает порция топлива. При направлении вверх, под давлением срабатывает нагнетательный клапан — топливо под большим давлением идет к форсунке.

Газ в системе регулируется путем вращения плунжера. На корпусе ТНВД предусмотрена рукоятка, которая отвечает за ход зубчатой рейки. А плунжер установлен на поворотной втулке с шестерней. Когда он поворачивается, через канал сливается топливо в другую магистраль, при движении плунжера вверх.

Чем сильнее нажата рукоятка, тем меньше зазор между каналом плунжера и окошком в магистрали. Рукоятка соединена с педалью акселератора.

Это классическое устройство топливного насоса высокого давления.

История разработки и совершенствования ТНВД

Идея и создание ТНВД принадлежит компании Robert Bosch. В 1921г. фирма начала разработку устройства впрыска в дизельный мотор. Первые прототипы были протестированы на протяжении следующей пары лет.

В 1927г. в марте штучно выпустили несколько жизнеспособных вариантов. Серийный выпуск ТНВД начался 30 ноября 1927г. Первый заказчик — производитель грузовиков MAN.

На протяжении десятилетий конструкция и принцип действия, если менялись, то незначительно.

Первый прототип системы подобной Common Rail появился в Швейцарии в 60-е, но тогда технология сильно опережала время — невозможно было создать электронную систему управления.

В начале 90-х японская фирма Denso вернулась к идее, и в 1995г. появился грузовик Hino Rising Ranger с передовой системой впрыска. Позже технологию продали сторонним производителям. Существенный вклад в развитие внесла компания Fiat, но из-за финансовых трудностей все было продано Robert Bosch.

Сейчас большая часть рынка систем Common Rail делится между четырьмя фирмами: Siemens, Bosch, Delphi и Denso.

Виды и классификация ТНВД

Виды и классификация ТНВД.png

На разных автомобилях можно встретить значительно отличающиеся друг от друга типы топливных насосов высокого давления:

  • Многоплунжерные;
  • Распределительные;
  • Магистральные системы Common Rail.

Они имеют свои конструктивные особенности, которые разберем отдельно.

Многоплунжерные ТНВД

Из названия понятно, что в таком устройстве много плунжеров. Каждая плунжерная пара отвечает за подачу горючего в один определенный цилиндр мотора. Работает он по классическому принципу, который был расписан ранее. Кулачковый вал синхронизирован с коленвалом ДВС, и заставляет плунжеры поочередно качать топливо.

Конструктивно многоплунжерные ТНВД бывают рядными и V-образными.

Распределительные ТНВД

По принципу действия схема топливного насоса высокого давления схожа с предыдущей — разница в количестве плунжерных пар. Чаще встречаются распределительные насосы с одним плунжером, который работает на весь ДВС. В некоторых моделях автомобилей установлены варианты с двумя плунжерами.

Когда распределительный ТНВД запущен, плунжер не только выполняет возвратно-поступательные движения, но и вращается вокруг своей оси, открывая и закрывая выпускные отверстия магистралей высокого давления. За один оборот плунжер совершает количество возвратно-поступательных движений равных количеству цилиндров ДВС.

Запчасти высокого качества для вашего авто!

Широкий ассортимент запчастей по доступным ценам!

Изображение запчастей

Само вращение происходит благодаря кулачковой шайбе, привод на которую поступает через муфту. Скорость кулачкового вала и кулачковой шайбы равна между собой, но меньше коленчатого вала двигателя в два раза. Пластина с кулачками постоянно прижата к роликовому кольцу пружиной плунжера. Когда кулачок накатывается на ролик, плунжер производит возвратно-поступательные движения.

Плунжер имеет впускные канавки по количеству цилиндров, а также внутренний канал для забора жидкости. Двигаясь с верхней мертвой точки в нижнюю, происходит всасывание топлива с магистрали низкого давления. В момент обратного движения горючее закачивается, через выпускную канавку в одну из магистралей высокого давления. Так, поочередно проходит впрыск во все форсунки за один оборот.

Магистральные ТНВД системы Common Rail

Много кто знает, что это ТНВД, которое отличается высокой эффективностью, но не все понимают, как система устроена.

Насос работает так же, как и многоплунжерный, но в отличие от классической схемы количество насосных пар не зависит от количества цилиндров двигателя. Есть одноплунжерные варианты, а в некоторых автомобилях можно встретить два или три плунжера.

В системе Common Rail насосные пары подают горючее в топливную рампу. Форсунки всегда находятся под давлением от 1 200 до 1 800 бар, что отличается от предшествующих вариантов больше чем в 10 раз. Впрыск осуществляется, когда электроника подает сигнал на инжекторы.

Благодаря очень высокому давлению, двигатель способен развивать максимальную мощность с ощутимо меньшим потреблением.

Принцип действия ТНВД

Принцип действия ТНВД.png

Общий принцип работы топливного насоса высокого давления — распредвал, в процессе вращения, передает усилие на плунжерную пару.

Основные этапы функционирования устройства — всасывание топлива из канала низкого давления, когда плунжер устремлен вниз, выпуск жидкости под большим давлением, через нагнетательный клапан при перемещении вверх.

Работа устройства обеспечивается подкачивающим насосом, кулачковым валом, насосной парой и нагнетательным клапаном.

Для поддержания оптимальных оборотов в конструкции ТНВД предусмотрен регулятор опережения впрыска. Большинство автомобилей имеют электронный регулятор, но встречаются модели с механическим вариантом.

Механическая регулировка осуществляется с помощью пружины, поршня и скользящему по роликовому кольцу пальцу. На заглушенном ДВС впрыск выставлен в самое позднее положение, а по мере набора оборотов давление на поршень увеличивается. Скользящий палец смещается, сдвигая роликовое кольцо, что способствует более раннему впрыску.

Принцип работы многоплунжерных ТНВД

Многоплунжерные системы работают индивидуально на каждый цилиндр. Вал поочередно толкает рабочий орган насосной пары вверх, что провоцирует впрыск топлива в определенную камеру сгорания.

Эффективность распределения топлива обеспечена синхронной работой распредвала ТНВД с коленчатым валом ДВС.

Работа распределительных ТНВД

Распределительный тип насосов обеспечивает питание всех цилиндров за счет работы одного или двух плунжеров. Благодаря вращению вокруг собственной оси, плунжер подает топливо во все камеры сгорания.

Подача регулируется с помощью сливного кольца плунжера. На плунжере предусмотрены сливные отверстия, обеспечивающие уменьшение подачи. В сливном кольце есть паз, в который входит рычаг регулятора. Другой конец рычага соединен с педалью. Нажимая на педаль, водитель уменьшает расстояние между гильзой плунжера и сливным кольцом — зазор для сброса топлива уменьшается, и в двигатель поступает больше топлива.

Устройства распределительного типа повышают плавность работы мотора, благодаря более равномерной подаче топлива.

Принцип работы систем Common Rail с магистральными ТНВД

Работа топливного насоса высокого давления в устройстве Common Rail обеспечивается вращением распределительного вала и плунжерной парой, как и в классической схеме. Но нагнетание происходит в общую рампу, к которой подключены инжекторные форсунки.

Вся система всегда находится под постоянным давлением, которое может достигать 1 800 бар. Управление инжекторами проходит в ЭБУ.

Электроника не только открывает и закрывает форсунки, но и сама принимает решение, насколько сильно они должны открыться в зависимости от нагрузок. Система Common Rail отличается точным дозированием впрыска в единицу времени.

Педаль газа — кнопка с переменным электрическим сопротивлением, подает сигнал по проводам на ЭБУ. Условно педаль акселератора работает, как ручка регулировки громкости радиоприемника.

Частые неисправности и ремонт ТНВД

Частые неисправности и ремонт.png

Многие водители скажут, что ТНВД это самое капризное устройство в дизельном автомобиле. И будут правы: сложность конструкции системы, работа под огромным давлением, множество современных датчиков делают топливный насос высокого давления одним из самых дорогих элементов под капотом.

Как определить неисправности ТНВД

Понять, что в схеме топливного насоса высокого давления возникли неполадки, можно по основным признакам:

  • Увеличился расход горючего;
  • Дерганное поведение силового агрегата, особенно заметное на малых оборотах;
  • Сложности в запуске мотора;
  • Заметное падение мощности и динамики;
  • Повышение дымности выхлопных газов;
  • Подтеки топлива в стыках магистрали высокого давления;
  • Увеличение шумности работы мотора.

Перечисленные признаки могут указывать и на другие неисправности. В большинстве случаев определить поломку сможет только специалист автосервиса.

В гаражных условиях тоже можно провести несколько диагностических мероприятий:

    Проверка наличия воды в насосной паре
    Отсоедините привод ТНВД и попробуйте рукой провернуть шкив. Если при вращении чувствуется переменное усилие — все хорошо, но когда провернуть вал очень сложно или не получается совсем, то это указывает на наличие воды в системе.

Для диагностики неполадок лучше использовать специальные стенды, которые позволяют измерить основные параметры. Такое оборудование дорогое и покупать его для индивидуального использования не стоит.

Основные неисправности ТНВД и их причины

Стоит также упомянуть и другие возможные неполадки в системе впрыска:

  • Неравномерность подачи впрыска — износ плунжера или нагнетательного клапана;
  • Сколы и трещины на корпусе насоса — бракованное устройство не выдержало нагрузку;
  • Коррозия насосной пары — в ТНВД попала вода, из-за неисправного фильтра;
  • Повышенный расход с нестабильными оборотами — износ плунжерной пары.

Попавшая в устройство вода может привести к заклиниванию плунжера. В такой ситуации ухудшается не только впрыск, но также разбивается зубчатая рейка и шестерня. Такое происходит, если между плунжером и втулкой проникает влага.

Ремонт ТНВД

Стоит понимать, что ремонт насоса ТНВД, это сложный и дорогостоящий процесс. Хотя некоторые неполадки можно исправить самостоятельно.

Ремонтные работы проводятся на демонтированном насосе, но если проблема только в уплотнительном кольце, то его можно заменить не снимая устройство. В распределительных типах достаточно отсоединить магистрали высокого давления и ослабить крепление плунжерной пары. Далее рассохшееся кольцо разрезается, а на его место, раскатывая по корпусу плунжерной пары, одевается новое.

При такой замене уплотнителя его следует смазать маслом перед одеванием, и дать ему время принять первоначальную форму после попадания в паз. Только после этого проводить сборку.

Плунжерную пару тоже можно заменить самостоятельно. Для этого следует демонтировать устройство, тщательно очистить его от грязи и снять насосную пару. Имея базовые представления в ремонте автомобилей, сделать это не сложно. Но проблема в том, что добиться правильной настройки без спецоборудования не получится.

Применение ТНВД в различных двигателях

Применение ТНВД в различных двигателях.png

Утверждать, что ТНВД, это только для дизельного двигателя сейчас неактуально. Как и говорить — дизельный ДВС может работать только с топливным насосом высокого давления. Уже нет. Есть модели автомобилей, где вместо ТНВД применяется насос-форсунка.

Популярный отечественный грузовик КамАЗ оснащается топливным насосом собственного производства — КамАЗ 337-20. Устройство собрано по многоплунжерной схеме в V-образном исполнении. Межсекционное расстояние 36мм, а максимальное давление 1 200 бар.

ТНВД в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском обеспечивают давление в пределах от 50 до 200 бар. Дизельный мотор с такими параметрами работать неспособен, но для бензинового аналога это дает больше возможностей.

ТНВД в дизельных двигателях

В двигателях, работающих на солярке, необходимо обеспечить достаточное давление горючего в момент его попадания в камеру сгорания. В большинстве автомобилей для этого используется топливный насос высокого давления.

Запчасти высокого качества для вашего авто!

Широкий ассортимент запчастей по доступным ценам!

Изображение запчастей

Благодаря плунжерным парам, движущимся с большой частотой, устройство способно обеспечить оптимальное нагнетание горючего, которое нужно мотору в зависимости от испытываемой нагрузки.

Дизельный топливный насос высокого давления, выполненный по системе Common Rail, позволяет получить давление в рампе до 1 800 бар, что положительно отражается на выдаваемой мощности и динамике ДВС.

Использование насосов высокого давления в бензиновых двигателях

ТНВД в бензиновых моторах обеспечивают непосредственный впрыск в камеры сгорания под давлением до 200 бар. Топливо находится в рампе под постоянным давлением, а электронная система управления управляет инжекторами. Схема схожа с Common Rail, но значительно отличается давление.

Применение ТНВД в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском позволило получить больше мощности и снизить токсичность выбросов. Схема дает возможность как экономить топливо, так и раскрывать потенциал агрегата в полной мере.

Заключение

Заключение.png

Мы узнали, что ТНВД, это сложная система, которая обеспечивает бесперебойную работу силового агрегата. Технология Common Rail в свое время стала эволюционной и продолжает оставаться эффективным вариантом впрыска, но очень требовательна к качеству топлива.

Независимо от типа ТНВД на автомобиле нужно помнить, что от этого устройства зависит не только комфорт передвижения, но и работоспособность мотора.

F.A.Q

Q: Расшифровка ТНВД

A: ТНВД — это топливный насос высокого давления. Устройство для впрыска топлива в двигатель под высоким давлением.

Q: Какой ТНВД лучше?

A: Однозначного ответа нет. Все зависит от требований к автомобилю. Достоинства и недостатки каждого типа:

  • Многоплунжерный — надежность и простота, но небольшой КПД и большие габариты;
  • Распределительные — компактность и более равномерная подача топлива, но сложность конструкции снижает их надежность;
  • Common Rail — экономичность, бесшумность и высокое давление, но сложны в ремонте и требовательны к топливу.

В полевых условиях, если одну магистраль ТНВД вырвало, ее можно забить молотком, сделать зажим, и доехать без одного цилиндра. Но это не применимо к системам Common Rail, из-за чрезмерного давления.

Q: Какой бензин заливать в моторы с ТНВД?

A: Октановое число не ниже АИ-98.

Важно не только заливать качественную солярку, но и своевременно менять фильтр. Иначе в ТНВД проникнет влага и грязь.

Q: Расшифровка ТНВД

A: ТНВД — это топливный насос высокого давления. Устройство для впрыска топлива в двигатель под высоким давлением.

Если автомобиль постоянно эксплуатируется, то рекомендуется промывать систему раз в год.

Желательно оставлять автомобиль на длительную стоянку с полным баком, так на стенках не образуются капли конденсата.

Принцип работы ТНВД и его основные особенности

В чем суть? Принцип работы ТНВД (топливного насоса высокого давления) обусловлен особенностями устройства данной детали. По своей сути это узел системы питания автомобиля. Изначально он использовался только в дизельных двигателях. Однако с 30-х годов прошлого века применим и на легковых машинах.

Почему важно? Именно данное устройство обеспечивает циркуляцию топлива в авто. Иначе говоря, при неисправности этого узла автомобиль не сможет сдвинуться с места. Назначение блока достаточно широко, потому стоит следить за его состоянием.

В этой статье:

  1. Что такое ТНВД и для чего он нужен
  2. Устройство и принцип работы ТНВД
  3. От механики к электронике в работе ТНВД
  4. Виды ТНВД
  5. Диагностика неисправности в работе ТНВД

Как избежать штрафа до 100 000 р за ошибки в эксплуатации оборудования
Скачайте инструкции по безопасной эксплуатации

Что такое ТНВД и для чего он нужен

Топливный насос высокого давления во многом можно сравнить с человеческим сердцем. Этот орган обеспечивает непрерывный ток и циркуляцию крови в организме, а насос – четкое снабжение двигателя топливом при условии поддержания выверенного давления. Однако функционал насоса в действительности более широкий:

  • четкая (порционная) подача топлива в камеру сгорания (в зависимости от требуемой мощности);
  • создание нужного давления на форсунках;
  • определение момента впрыска (с точностью до миллисекунды).

В отличие от карбюратора, образующего топливно-воздушную смесь на потоке, перед ТНВД стоит задача обеспечивать дозированную подачу горючего непосредственно в камеры сгорания. Это дает возможность существенно сократить расход топлива, сделав его использование более рациональным и эффективным. Однако это усложняет конструкцию насоса, который получает энергию от коленчатого вала, но при этом должен иметь возможность регулировать собственную производительность, причем речь идет о минимальных временных интервалах. В итоге ТНВД по сравнению с карбюратором устроен более сложно.

Перечислим главные функции такого топливного насоса:

  • непрерывная подача топлива к форсункам, причем горючее должно иметь очень высокое давление;
  • дозировка зависит от требуемой мощности и устанавливаемого водителем эксплуатационного режима;
  • поддержание оптимального режима впрыска (периодичности).

То есть ключевым отличительным моментом является «обязанность» ТНВД обеспечивать дозированную подачу топлива в камеры сгорания ДВС. Данная опция обеспечивается посредством жесткого привода насоса от коленвала, при этом при увеличении оборотов двигателя есть возможность регулировать производительность насоса, снижая подачу топлива в цилиндры. Наличие ТНВД обеспечивает двигателю больший КПД, чем у карбюраторных моторов.

Устройство и принцип работы ТНВД

Топливных насосов высокого давления существует несколько разновидностей. Главным рабочим элементом ТНВД является плунжерная пара. Именно с ее помощью осуществляется нагнетание горючего в топливную магистраль.

Здесь присутствует две главные детали: поршень и плунжер (втулка и гильза). Насос работает посредством возвратно-поступательного движения, совершаемого плунжером внутри втулки. Также данный узел включает в себя комплекс клапанов и каналов, которые осуществляют впуск топлива внутрь полости втулки и выпуск в магистраль уже под давлением в направлении форсунок.

Следует отметить, что насос способен демонстрировать эффективность только при обеспечении высокого уровня герметичности образуемой плунжером вакуумной камеры. Поэтому соприкасающиеся (рабочие) поверхности втулки и плунжера подвергаются прецизионной обработке. Кроме того, для изготовления этих элементов применяются износостойкие марки стали, обладающие особой прочностью.

В зависимости от особенностей функционального назначения насосов высокого давления в их конструкции могут быть предусмотрены и другие элементы. Перечислим основные и дополнительные детали, которые применяются в таких насосах:

  • плунжерная пара (см. выше);
  • топливопроводные канавки, с помощью которых топливо подается к паре;
  • кулачковый вал с центробежной муфтой (он получает вращательный момент от ремня ГРМ);
  • толкатель плунжера (передает ему кинетическое движение от кулачкового вала);
  • возвратные плунжерные пружины;
  • нагнетательные клапаны (обеспечивают поступление горючего в требуемом направлении);
  • всережимный регулятор, штуцеры и зубчатые рейки привода регулировки ТНВД с помощью педали акселератора.

Насос может иметь и иные конструкционные особенности, однако принцип работы любого ТНВД остается неизменным и одинаковым для всех типов двигателей с непосредственным впрыском топлива.

Устройство рядного ТНВД, определяемого принципом его работы:

  • плунжерная пара, работающая как единое целое;
  • подающие канавки, обеспечивающие приток топлива к паре;
  • пара кулачковый вал – центробежная муфта;
  • плунжерные толкатели (они давят на кулачковый вал);
  • плунжерные возвратные пружины;
  • нагнегательные клапаны;
  • штуцеры;
  • зубчатые рейки;
  • приводные устройства от педали акселератора – всережимного регулятора (принцип работы регулятора ТНВД – регулировка производительности посредством механических тяг, которые передают поступательное движение не зубчатую рейку).

Действие ТНВД (если рассматривать общую его схему) напоминает работу двухтактного ДВС. Здесь последовательно реализуются следующие этапы:

  • кулачковый вал вращается и оказывает давление на толкатель плунжера;
  • поршень (плунжер) перемещается во втулке (цилиндре);
  • давление топлива внутри втулки возрастает, что открывает нагнетательные клапаны ТНВД (весьма простой принцип работы);
  • через открывшиеся клапаны топливо поступает в магистраль по направлению к форсункам.

Для ТНВД крайне важно подать на форсунки не весь выталкиваемый объем горючего, а лишь четко выверенную дозу. Лишнее топливо через специальные клапаны поступает обратно в систему. Требуемое количество определяет всережимный регулятор, а центробежная муфта отвечает за выбор момента впрыска. В итоге насос обеспечивает подачу на впрыск нужного объема топлива под высоким давлением, при этом в точно выбранный момент (вплоть до миллисекунды). Это позволяет существенно поднять КПД ДВС.

Читайте также!

Для работы современных насосов высокого давления широко применяется электроника. Благодаря тому, что в их конструкции используются электронные датчики, контролирующие все без исключения параметры их действия, ТНВД стали еще более точными и производительными. В частности, контролируются такие параметры, как:

  • изменение угла нажима на педаль акселератора;
  • число оборотов распредвала;
  • нагрев охлаждающей жидкости;
  • текущий уровень скорости;
  • давление в системе наддува;
  • контроль положения иглы форсунки.

Плюсом современных насосов в том, что, как правило, они оснащены программами всеобъемлющей самодиагностики. Это позволяет оперативно устранять возникающие проблемы и обеспечивать равномерную работу мотора.

К форсункам подается вся смесь, которую нагнетает ТНВД. Но в камеру сгорания попадает лишь необходимая часть. Остаток через сливные клапаны отводится из магистрали, а центробежная муфта обеспечивает подачу топлива в строго определенный момент. Требуемое количество горючего определяется с помощью всережимного регулятора, который напрямую связан с педалью акселератора.

От механики к электронике в работе ТНВД

Постепенно в насосах высокого давления остается все меньше механических деталей – их замещают электронные компоненты. И это вполне естественно, так как ТНВД – крайне сложный узел ДВС, где требуется высокая точность функционирования. Именно поэтому все процессы в нем держатся под контролем с помощью электронных датчиков. Эти «глаза и уши» электронного блока управления двигателя обеспечивают:

  • максимальную точность в дозировке топлива, подаваемого на форсунки;
  • мгновенную реакцию на изменение динамики езды и на управляющие манипуляции.

Чисто механические насосы по таким параметрам не сопоставимы с электронными. Главным эффектом работы насосов, снабженных электроникой, является стабилизация циклов сгорания топлива, уменьшение амплитуды колебаний работы мотора на холостых оборотах, общее сокращение расхода горючего.

Современные топливные насосы непосредственного впрыска обеспечивают двухфазное впрыскивание топлива. Это позволяет горючему сгорать до конца, наиболее полно трансформируя потенциальную энергию в кинетическое движение поршня. В итоге сокращается количество ядовитых выбросов в атмосферу, растет экономический КПД мотора. В данном случае электроника ТНВД осуществляет контроль таких параметров, как:

  • угол нажатия педали акселератора;
  • частота вращения распределительного вала;
  • температура антифриза;
  • текущая скорость движения транспортного средства;
  • ход форсуночной иглы;
  • давление наддува окислителя;
  • температурный режим окислителя на впуске;
  • работа свечей накаливания в случае их наличия.

Насосы, снабженные электронными датчиками, оснащаются также программами самодиагностики. Это существенно расширяет параметры применяемого топлива. Более того, такие устройства смогут обеспечивать бесперебойную работу мотора даже в том случае, если некоторые их узлы перестанут работать корректно. А полный отказ работы насоса случится только в случае выхода из строя контрольного микропроцессора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *