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:
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).
Что такое ТНВД и для чего он нужен
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.
Устройство и принцип работы ТНВД
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).
Устройство и принцип работы ТНВД
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.
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.
.jpg)
Устройство и принцип работы ТНВД
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.
От механики к электронике в работе ТНВД
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.
Виды ТНВД
Насосы высокого давления классифицируются по нескольким параметрам:
В зависимости от принципа работы такого узла различают:
- Насосы непосредственного действия, которые имеют механические или же пневматические приводы. Здесь нагнетание давления и впрыск осуществляются одновременно. Такие ТНВД проще, универсальнее, дешевле, а потому их можно чаще встретить на практике.
- Насосы с аккумуляторным впрыском. Здесь используется гидроаккумулятор. Процесс нагнетания и впрыскивания в данном случае разделен: сначала топливо агрегируется в промежуточном хранилище под давлением, после чего оно распределяется по форсункам в нужном количестве для сгорания. КПД мотора повышается, но вот конструкция насоса тоже усложняется, поэтому такие ТНВД можно встретить довольно редко.
В зависимости от конструкционных особенностей выделяется три типа насоса:
- Рядные. Это самая простая конструкция, в которой присутствует несколько секций, каждая из которых «обслуживает» одну форсунку мотора. Плунжерные пары имеют рядное размещение. Такой тип ТНВД сейчас используется только на грузовых автомобилях. Принцип работы рядного ТНВД дизеля автобуса или грузовика не отличается от тех, что предназначены для легковых автомобилей. Подобные насосы могут работать с топливом более низкого качества. Но вот на легковые машины рядные агрегаты прекратили устанавливать с началом текущего столетия – они не дают преимуществ в экономии топлива.
- Распределительные. В этом случае пара плунжеров может обслуживать двигатель, с числом цилиндров – от 4 до 12. Такие насосы характеризуются более сложной системой распределения топлива, находящегося под высоким давлением, поэтому весьма недолговечны.
- Магистральные. Здесь используется популярная система подачи горючего Common Rail. Перед подачей на форсунки топливо под высоким давлением (более 180 МПа, то есть 1 800 атмосфер) скапливается в специальной рампе, что позволяет сократить время впрыска, а также распылить горючее более мелкими каплями. Это обеспечивает более высокое качество сгорания и, как следствие, увеличение КПД (то есть сокращение расхода на 100 км).
Виды ТНВД
Диагностика неисправности в работе ТНВД
Качество насосов высокого давления (топливных) постоянно увеличивается. Производители, понимая ключевое значение данного узла для работы моторов с непосредственным впрыском, всячески стремятся усовершенствовать конструкцию, сделав его более надежным, долговечным, но увы… и более сложным. Данные компоненты ДВС проходят серии испытаний, однако от преждевременного выхода из строя они не застрахованы, а тестирование данного узла в машине отдельно от остальных систем и агрегатов невозможно.
Признаки некорректной работы именно ТНВД:
- значительное увеличение расхода топлива (без видимых на то объективных причин);
- двигатель начинает запускаться с большим трудом;
- выхлоп обретает черный оттенок;
- выхлопные газы приобретают едкий запах;
- неоднократное соскальзывание ремня ГРМ;
- утечки топлива;
- при росте расхода топлива существенно падает мощность и крутящий момент;
- на холостом ходу двигатель держит обороты неустойчиво.
Главной причиной возникновения дефектов, как правило, является загрязнение плунжеров. Это обычно происходит вследствие использования некачественного топлива или же масла. Весьма опасна для плунжеров и вода, которой может быть разбавлено горючее (или же она может просочиться в топливный бак).
Но следует признать, что любой, даже очень надежный узел или агрегат при несоблюдении эксплуатационных правил легко и быстро выходит из строя. А при соблюдении требований и рекомендаций производителей современные ТНВД становятся весьма долговечными и надежными компонентами ДВС, которые обеспечивают эффективную и экономичную работу мотора в течение всего гарантийного срока.
