ТНВД дизельного двигателя
Топливный насос высокого давления (ТНВД), является неотъемлемой частью силового агрегата многих моделей транспортных средств и спецтехники. Необходимость ТНВД обусловлена принципом действия и конструкцией дизельного двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Для эффективной подачи топлива, давление впрыска на форсунке должно в 20 раз превосходить давление в цилиндре. Например, насосы магистрального типа, системы Common Rail, создают максимальное давление 1350-2000 бар.
Стабильная и бесперебойная подача топлива обеспечивается системой, состоящей из следующих основных элементов.
- топливный фильтр и подающие трубопроводы;
- насосы низкого и высокого давления;
- форсунки впрыска в цилиндр;
- датчики, а также аппаратура управления и коммутации.
В зависимости от марки автомобиля и конструктивных особенностей, узлы системы подачи топлива крепятся в разных местах к кузову и силовому агрегату.
Место ТНВД в системе подачи топлива
Насосом низкого давления, дизельное топливо, через фильтр, подаётся из бака в трубопроводы напором примерно 5 бар. Затем ТНВД создаёт высокое давление, нагнетая топливо в форсунки. Дозирование обеспечивается за счёт диаметра жиклёра и времени открытия клапана, которое регулируется электронной системой управления впрыском или за счёт избыточного давления на штоке иглы, в случае механической форсунки. Лишнее топливо возвращается в бак по рециркуляционному трубопроводу.
Устройство ТНВД
Независимо от мощности и конструктивных особенностей ДВС используется идентичный принцип работы топливного насоса высокого давления, основанный на создании напора, превышающего давление в цилиндре, за счёт плунжерных пар. Высоконапорные насосы для дизельных двигателей имеют ряд общих элементов и деталей, а именно:
- вал привода;
- впускной и выпускной клапаны;
- плунжерная пара – цилиндр + поршень;
- возвратную пружину;
- перепускной клапан;
- штуцеры для подсоединения топливопроводов.
Насосы дифференцируются.
По способу подачи топлива:
- непосредственный – каждая плунжерная пара соединена с форсункой, в момент нагнетания, происходит впрыск смеси в цилиндр;
- аккумуляторный – насос подаёт топливо в аккумулятор высокого давления (АВД), по команде электронной системы управления, каждая форсунка подаёт заданную порцию в цилиндр.
По способу привода вала:
- привод от коленвала ДВС – характерен для большинства дизельных двигателей;
- привод от автономного гидромотора – устанавливается на крупной дорожной технике или высокотоннажных грузовых автомобилях.
По способу управления впрыском:
- механический – подача топлива на форсунку осуществляется за счёт механического управления клапанами насоса, путём передачи движения через шестерённые пары и кулачки;
- электронный – впрыском управляет электронный блок, который подаёт сигнал, задаёт момент и период открытия клапана для подачи топлива.
В зависимости от марки и конструктивного исполнения ДВС, применяются:
- рядные;
- распределительные;
- и магистральные
- насосы высокого давления.
Рядные ТНВД
Особенность конструкции заключается в том, что цилиндры располагаются в ряд или V-образно. Это наиболее распространённый тип насоса, применяемый на большинстве моделей грузовых автомобилей и тракторов. На рисунке представлена схема топливного насоса высокого давления с 6-ю плунжерами.
Рядные насосы зарекомендовали себя как надёжные и долговечные устройства. Число плунжерных пар равно числу цилиндров ДВС. Топливо подаётся через штуцер напорной магистрали 1 непосредственно к форсунке.
При установке рядных НВД, подкачивающий насос низкого давления устанавливается автономно или являются конструктивным элементом ДВС.
ТНВД распределительного типа
Благодаря компактности и высокой функциональности, насосы распределительного типа получили широкое применение на современных легковых автомобилях, когда особое значение играет расход топлива и динамические показатели силового агрегата.
На рисунке изображена схема модели ТНВД со встроенным топливоподкачивающим насосом, заменяющим автономный насос низкого давления.
Распределительные НВД, по способу привода и работе прецизионных пар дифференцируются на:
- торцевые;
- роторные.
Особенность торцевых распределительных насосов состоит в том, что поршень, наряду с возвратно-поступательным, совершает вращательное движение, за счёт наличия оригинальной кулачковой шайбы с роликами.
В роторных насосах плунжеры совершают поступательное движение, перемещаясь навстречу друг другу. При этом, топливо выталкивается в камеру высокого давления.
Магистральные ТНДВ
Наиболее простые – кулачковые магистральные насосы. Используются, как часть системы Common Rail, когда необходимо создать нужное давление в АВД, а затем электронный блок распределяет топливо по форсункам.
За счёт наличия топливного аккумулятора, на легковых автомобилях применяются одноплунжерные ТНВД – это значительно экономит место, без потери эффективности.
Аппаратура управления и коммутации
В современных дизельных силовых агрегатах важную роль играют устройства мониторинга и управления характеристиками системы подачи топлива. Основными элементами которой являются:
- коммутационные провода, индикаторы и сигнальные лампы на панели управления;
- датчики - уровня топлива в баке, а также давления на низкой и высокой стороне НВД;
- электронный блок управления;
- электромагнитный клапан высокого давления – может устанавливаться как на насосе, так и на форсунках.
Электронный блок управления связан с бортовым компьютером транспортного средства. В зависимости от режима работы ДВС, в цилиндр подаётся разное количество топлива, посредством управления электромагнитным клапаном высокого давления.
Параметрами дозирования и момента впрыска являются:
- частота вращения вала привода;
- давление топлива;
- длительность импульса на катушке клапана.
Наряду с управлением впрыском, электронный блок выполняет диагностику системы подачи топлива, как часть функций бортового компьютера.
Диагностика ТНВД
Несмотря на автоматическую диагностику работы топливного насоса высокого давления, при каждом пуске, а также в процессе функционирования ДВС на разных режимах, необходимо проводить периодическую оценку характеристик системы подачи топлива в период плановых ТО. Даже при своевременных регламентных работах, в процессе эксплуатации могут появиться симптомы, свидетельствующие о неисправности. Первыми признаками проблемы являются:
- трудности при пуске – учитывая особенно запуска дизельного двигателя в зимний период;
- внезапная остановка двигателя;
- неравномерное вращение коленвала, сопровождающееся толчками или провалами тяги;
- снижение мощности или невозможность набрать скорость, для легковых авто;
- повышенный расход топлива при стабильном стиле вождения.
Необходимо учитывать, что визуальный осмотр не позволит идентифицировать дефекты ТНВД. Некоторые неисправности диагностируется бортовым компьютером. Точно определить проблемный узел или деталь, а также причину выхода из строя, можно только на специальном стенде и разобрав насос.
Неисправности ТНВД
Несмотря на постоянное совершенствование конструкции системы подачи топлива, основные причины выхода из строя насоса высокого давления остаются неизменными, а именно:
- низкое качество дизельного топлива;
- использование топлива несоответствующего сезона;
- использование контрафактных расходных запчастей - топливного фильтра;
- несвоевременная замена фильтра;
- отказы бортовой электроники и блока управления ТНВД, в частности;
- некачественное/несвоевременное ТО.
Последствиями перечисленных причин являются следующие дефекты деталей и узлов насоса:
- люфт в плунжерной паре – в итоге, невозможно создать необходимое давление на форсунках;
- засор каналов на стороне нагнетания насоса – это приводит к нарушению равномерности режима дозирования;
- износ и деформация деталей – приводит к заклиниванию трущихся пар и остановке насоса.
Своевременная диагностика и правильное ТО, обеспечат исправную работу не только насосных секций ТНВД, но двигателя в целом.
Обслуживание и ремонт ТНВД
При регулярном сервисе и использовании качественного топлива и расходников, все типы ТНВД дизельных двигателей, исправно служат в течение всего срока эксплуатации автомобиля.
В случае поломки, специалисты рекомендуют купить ТНВД новый и полностью заменить. Необходимо учитывать, что узлы имеют повышенные требования к точности, и подобраны друг к другу на заводе изготовителе. В данном случае, стремление сэкономить, и заменить повреждённую деталь, кустарным способом, приводит к восстановлению работоспособности насоса на короткий промежуток времени, что влечёт за собой дополнительные, необоснованные расходы.
Рациональным выходом при оптимизации расходов на ремонт ТНВД, будет обращение в специализированную компанию, с целью купить комплекты оригинальных запасных частей топливного насоса дизельного двигателя воспользовавшись официальным каталогом завода-изготовителя ТНВД.
Конструкция ТНВД такова, что в случае ремонта, плунжерная пара устанавливается комплектно. В противном случае, ресурс восстановленного насоса значительно снижается. Наиболее известные марки насосов высокого давления Изготовление ТНВД для дизельного ДВС сложный технологический процесс, требующий высокоточных обрабатывающих центров способных выполнять ряд операций с одного установа заготовки. Поэтому позволить себе производство столь сложных изделий может только современное специализированное машиностроительное предприятие имеющее парк станков и подготовленный персонал.
Сегодня ТНВД производят:
- известные компании-производители транспортных средств и специальной техники, такие как: Komatsu, CAT, Hitachi, HYUNDAI, JCB, VOLVO, New Holland, Liebherr.
- компании, специализирующиеся на разработке и производстве комплектующих и запасных частей для широкого спектра моделей автомобилей и спецтехники, такие как: Delphi, Siemens, Zexel, Denso, Bosch.
- профильные предприятия, ориентированные на изготовление узлов и деталей силовых агрегатов большегрузного автотранспорта для бизнеса, а также погрузочной и специальной техники, такие как Mefin и Doowon.
Чтобы быстро подобрать оригинальный ТНВД или аналог, с идентичными характеристиками, необходимо пользоваться руководством по эксплуатации ДВС.
Если возникли затруднения в определении модели насоса, лучше обратиться к специалистам.