Устройство ТНВД

ТНВД предназначен для подачи топлива к форсункам под высоким давлением. В современных автомобилях он применяется для бензиновых и дизельных двигателей.

Назначение[править | править код]

Топливный насос высокого давления 12-цилиндрового дизельного двигателя, в разрезе.

ТНВД предназначены для подачи в цилиндры под определенным давлением и в определенный момент цикла, точно отмеренных порций топлива, соответствующих данной нагрузке приложенной к коленчатому валу. По способу впрыска различают топливные насосы непосредственного действия и с аккумуляторным впрыском.

В топливном насосе непосредственного действия осуществляется механический привод плунжера, а процессы нагнетания и впрыска протекают одновременно. В каждый цилиндр секция топливного насоса подает необходимую порцию топлива. Требуемое давление распыления создается движением плунжера насоса.

У топливного насоса с аккумуляторным впрыском привод рабочего плунжера осуществляется за счет сил давления сжатых газов в цилиндре двигателя или с помощью специальных пружин. На мощных тихоходных дизелях применяют аккумуляторные топливные насосы с гидравлическими аккумуляторами.

В системах с гидравлическими аккумуляторами процессы нагнетания и впрыска протекают раздельно. Предварительно топливо под высоким давлением нагнетается насосом в аккумулятор, из которого поступает к форсункам. Эта система обеспечивает качественное распыление и смесеобразование в широком диапазоне нагрузок дизеля, но из-за сложности конструкций такой насос широкого распространения не получил. Современные дизели используют технологию с управлением электромагнитными клапанами форсунок от микропроцессорного устройства (такое сочетание называется «common rail»).

Функции ТНВД

Рассматриваемое устройство используется в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), оснащенных впрыском топлива. В основном это дизели, но, с появлением инжектора, установка ТНВД стала применяться и на бензиновых моторах. Служит он для того, чтобы подать на форсунки горючее с высоким давлением.

Причем, задача, которую выполняет этот прибор, не сводится только к одной функции. Горючее должно подаваться в определенном количестве и в нужный для каждого цилиндра момент времени.

Топливный насос высокого давления

Необходимо уточнить место ТНВД в системе питания. Высоконапорный насос служит для увеличения давления и располагается в середине топливной системы ДВС (между баком и подающими форсунками).

Горючее к нему подается электрическим насосом, расположенным снаружи или внутри топливного бака. Его давления хватает, чтобы транспортировать топливо к первичной (низконапорной) полости ТНВД. А в камеру сгорания солярка впрыскивается форсунками.

ТНВД на бензиновом и дизельном двигателе

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

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

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

Топливные насосы высокого давления и их деталиТНВД разных конструкций и основные узлы

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

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

Использование ТНВД для моторов на лёгком и тяжёлом топливе

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

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

Разновидности насоса

Как известно, существует несколько видов топливного впрыска:

  • Моновпрыск — когда вместо карбюратора на всасывающий коллектор устанавливается одна общая форсунка. Сегодня практически не применяется.
  • Распределенный (многоточечный). Перед каждым цилиндром установлена своя форсунка, причем горючее подается не в цилиндр, а во впускной коллектор (непосредственно перед клапаном). Момент впрыска задается обычно электроникой. Ей же регулируется и объем подачи горючего.
  • Прямой или непосредственный впрыск. Горючее впрыскивается сразу в цилиндр двигателя (топливно-воздушная смесь образуется в процессе такта всасывания).

Работа ТНВД

Для каждого вида впрыска применяются и соответствующие разновидности топливного насоса высокого давления. Известны 3 вида этих устройств:

  1. Рядный прибор — представляет собой несколько секций одинаковых насосов, каждый из которых питает свою форсунку. По своему устройству единичные секции абсолютно одинаковы. Эти приборы устанавливались ранее на дизельных двигателях и работали по жесткой программе от газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя.
  2. Распределительный одноплунжерный насос — работает также синхронно с вращением коленчатого вала. На 4-тактном двигателе рабочий процесс происходит за 2 оборота коленвала. Насосный вал в это время совершит 1 оборот, а рабочий плунжер подаст очередную порцию топлива на каждую форсунку. Распределительные насосы чаще всего используются в моторах легковых автомобилей.
  3. Магистральный ТНВД. Этот прибор работает независимо по отношению к коленчатому валу. Его задача заключается лишь в создании необходимого давления в топливной магистрали, которую называют еще топливной рампой. Последняя является своего рода гидравлическим аккумулятором. Открыванием форсунок управляет электронный блок управления (ЭБУ) при помощи электромагнитного клапана. Топливный насос высокого давления такого типа применяется в системах впрыска Common Rail.

Виды насосов высокого давления

В зависимости от возраста и особенностей конструкций дизельных моторов, в них используются насосы ТНВД различных модификаций, которые, соответственно, тоже разделены на отдельные категории.

Виды ТНВД дизельного двигателя:

  • Топливные насосы рядного типа.
  • Распределительного.
  • Магистральные насосы.
zen.yandex.ru

Интересно: Американская компания Cummins известна среди автомобилестроителей, как производитель высококачественных дизельных моторов для мощных и крупных транспортных средств (автобусы, внедорожники), а также для военной техники (тягачи, броневики, самоходные суда и пр.). Насосы высокого давления Камминз также входят в ассортимент выпускаемой продукции концерна.

Какой уровень давления обеспечивают ТНВД?

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

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

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

См. также[править | править код]

  • Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях
  • Аккумуляторная топливная система

Магистральный ТНВД

Топливный насос высокого давления

Само название говорит об особенностях работы устройства. Этот насос обслуживает не отдельные форсунки, как рядный или распределенный, а одну общую магистраль, которая служит своего рода аккумулятором. В связи с тем, что конструкция освобождена от распределительной функции, она имеет более простое строение в сравнении с двумя предыдущими.

В качестве рабочих органов аппарат содержит от одного до трех нагнетающих плунжеров. Посредством кулачкового вала они поочередно совершают поступательные движения: по ходу нагнетания от кулачкового механизма, в обратную сторону — посредством пружины.

При этом горючее из низконапорной полости отсекается и подается к напорному штуцеру. Количественный состав смеси регулируется электромагнитным дозирующим клапаном, управляемым электроникой.

Топливный насос высокого давления

На рисунке показана схема топливного насоса магистрального типа. Чаще всего такие устройства применяются в системах Common Rail.

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.

тнвд в разрезе

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.

схема работы двухплунжерного тнвд

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.

Ссылки[править | править код]

  • Анимация работы плунжера

Обеспечение надёжности и диагностика неисправностей

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

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

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

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

Но повысить надёжность и долговечность можно профилактическими мерами:

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

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

Ремонт насосов высокого давления

Насос насосу рознь. Бензонасос вазовской «копейки» можно было отремонтировать в течение 15-ти минут. Отвернул 3 крепежных винта, и весь механизм — буквально на ладони. Засорившиеся клапаны легко продуваются, а если прохудилась диафрагма — достаточно купить копеечный ремкомплект и поставить его вместо неисправной детали.

Ремкомлект ТНВД

Ремонт же топливных насосов высокого давления на коленке не сделаешь. Во-первых, даже причину неисправности определить не так легко, невзирая на встроенную в современных ЭБУ самодиагностику.

Один и тот же внешний симптом может вызываться неисправностью различных компонентов топливной системы, и даже других систем (например, состоянием газораспределительной системы или кривошипно-шатунной группы).

Поэтому ремонт ТНВД лучше выполнять на специализированных СТО с использованием современного диагностического и ремонтного оборудования.

В связи с широким распространением систем впрыска топливные насосы высокого давления являются одним из наиболее важных компонентов современного ДВС. Тенденция их развития заключается в переходе от секционных устройств к распределительным и магистральным. Последние особенно широко применяются в связи с появлением системы непосредственного впрыска Common Rail.

Основные пункты технического обслуживания топливных насосов ТНВД

При техобслуживании сложного оборудования дизелей проводятся следующие мероприятия:

  1. Проверка работоспособности топливоподкачивающей помпы низкого давления.
  2. Осмотр перепускного клапана.
  3. Регулировка цикличности в секциях ТНВД.
  4. Удаление кислорода из топливных магистралей.
  5. Визуальный осмотр впускных патрубков на предмет их герметичности, целостности.
  6. Проверка и регулировка усилий затяжки крепежных элементов корпусных деталей.

Интересно: При обнаружении дефектов на рабочих элементах плунжерной пары в виде пятен коррозии, на торцах втулки, которые приводят к нарушению герметичности, узел восстанавливается при помощи сложных технологических приемов под названием перекомплектовка. При этом опытные мастера осуществляют точную притирку сопрягаемых деталей, входящих в пару, доводя уровень шероховатости поверхностей до 0,1 мкм.

Источники

  • https://TechAutoPort.ru/dvigatel/toplivnaya-sistema/tnvd.html
  • https://jrepair.ru/interesnoe-na-jrepair-ru/agregats/tnvd-chto-eto-takoe-v-mashine-vidy-diagnostika-i-neispravnosti
  • http://KrutiMotor.ru/toplivnyj-nasos-vysokogo-davleniya-tnvd/
  • https://ddcar.ru/blog/remont/chto-takoe-tnvd-i-ego-rol-v-rabote-dvigatelya
  • http://autoleek.ru/sistemy-dvigatelja/toplivnaja-sistema/ustrojstvo-tnvd.html
  • https://dorpex.ru/avtomobilnyie-sovetyi/osnovyi-i-znaniya/chto-takoe-tnvd-na-dizelnom-motorore-kak-rabotaet-v-kakih-raznovidnostyah-vyipuskaetsya
  • https://motoran.ru/interesnoe/tnvd-dizelnogo-dvigatelya
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...