Устройство и принцип работы ТНВД.

Топливный насос высокого давления до недавнего времени был характерной особенностью дизельных двигателей.  Современные бензиновые двигатели(GDI, FSI и т.д.), где применяется непосредственный впрыск топлива, так же используют насос высокого давления, но в отличие от дизельных моторов, рабочее давление в системе меньше.  Принцип работы и функции, возлагаемые на ТНВД у обоих двигателей примерно схож. До недавнего времени насос такого типа выполнял функции: создание необходимого давления в системе;  регулирование момента впрыска топлива. Использование аккумуляторных систем позволило передать функцию регулирование момента, на форсунки с электронным управлением. В современном двигателе внутреннего сгорания главной задачей насоса высокого давления является обеспечение необходимого давления в топливной системе автомобиля. Регулировать момент подачи топлива с помощью форсунок это конечно здорово, экономичнее и точнее, но не всегда это нужно. В некоторых транспортных средствах(трактор, грузовик) это просто не выгодно из-за усложнения конструкции топливной системы, а что касается дизельного двигателя, то он получает зависимость от электричества(в отличии от бензинового двигателя дизельному для работы не требуется электричество). Примером могут служить тракторы и другая сельскохозяйственная техника.  В тяжелые времена трактористам приходилось запускать двигатель с «пускача» (маленький бензиновый двигатель, который выполнял функцию стартера), либо они спускались с уклонов на передаче. Поэтому полностью уйти от идеи регулирование момента с помощью ТНВД пока не представляется возможным.

В основе механизма практически всех насосов высокого давления лежит плунжерная пара, состоящая из поршня и цилиндра. Топливный насос высокого давления  является очень дорогим устройством,  изготовление которого требует особую точность исполнения и очень качественные, износостойкие материалы. Качество топлива напрямую зависит на долговечность изделия. Одна из причин, почему люди выбирают при покупке автомобиля бензиновый двигатель, кроется именно в этом.

Виды насосов высокого давления.

По конструкции ТНВД можно разделить на три вида:

–  Рядный. Топливо в каждый цилиндр нагнетается с помощью отдельной плунжерной пары;

– Распределительный. Несколько плунжерных пар обеспечивают распределение топлива по всем цилиндрам;

– Магистральный. Используется для подачи топлива на аккумулятор, а впрыск обеспечивают форсунки с электронным управлением.

Количество плунжерных пар в рядном насосе зависит от количества цилиндров в двигателе.  Он не требует высокого качества топлива, так как может смазываться маслом из системы смазки двигателя.  До начала 2000-х годов, рядный тип использовался на легковых автомобилях, а благодаря своей надежности, используется на больших транспортных средствах до сих пор. Плунжерные пары приводятся в действие кулачковым валом, вращение которого синхронизировано с оборотами коленчатого вала двигателя. Внутри цилиндра расположены впускные и выпускные топливные каналы. Толкатель с помощью кулачкового вала приводит в действие плунжер(поршень). В результате движения поршня  впускной канал закрывается, а выпускной под действием давления открывается (клапан) и топливо поступает к нужной форсунке.  В рядных насосах высокого давления изменение подачи топлива, осуществляется за счет рейки, либо  за счет золотника, который перемещается по плунжеру.

Схема секции рядного насоса высокого давления.

1 – зубчатый сектор; 2 – регулирующая поворотная втулка плунжера; 3 – боковая крышка;  4 – штуцер нагнетательного клапана; 5 – корпус нагнетательного клапана; 6 – нагнетательный клапан; 7 – гильза плунжера; 8 – плунжер; 9 – рейка ТНВД; 10 – поводок плунжера; 11 – возвратная пружина плунжера; 12 – нижняя тарелка возвратной пружины; 13 – регулировочный болт; 14 – роликовый толкатель; 15 – кулачковый вал.

Распределительные ТНВД имеют один или два плунжера на все цилиндры двигателя. Они  обладают меньшими габаритными размерами и массой по сравнению с рядными, но в отличии от них,  не могут похвастаться долговечностью.  Формы исполнения насоса  могут быть разными.

Привод плунжера распределительного насоса в зависимости от производителя может быть различный:

– торцевой кулачковый привод (Bosch VE);

– внутренний кулачковый привод (Bosch VR, Lucas DPC, Lucas DPS);

– внешний кулачковый привод (НД-21, НД-22).

Топливо в распределительном насосе выполняет функцию смазки (применение некачественного топлива сокращает срок службы насоса).   Широкое применение распределительный насос получил на легковых автомобилях. Плунжер-распределитель является основным элементом распределительного насоса с торцевым кулачковым приводом. Совершая возвратно-поступательное, вращательное движение, он  обеспечивает  нагнетание и распределение топлива по цилиндрам.

Возвратно-поступательное движение плунжера происходит при вращении кулачковой шайбы. Шайба нажимает на плунжер, за счет чего создается давление топлива. В исходное положение плунжер возвращается с помощью пружины.

Регулировка и величина подачи топлива возлагается на механическое или электронное устройство.

Схема распределительного насоса высокого давления.

1 – шестерня привода регулятора подачи топлива; 2 – входное отверстие топлива; 3 – выходное отверстие топлива;  4 – регулировочный винт; 5 – электромагнитный запорный клапан; 6 – распределительный блок;  7 – штуцеры нагнетательных трубопроводов; 8 –  плунжер – распределитель;  9 – кулачковая шайба; 10 – ролик; 11 – лопастной топливоподкачивающий насос; 12 – фланец.

Магистральный насос высокого давления используется только в аккумуляторных системах впрыска топлива (пример Common Rail). По своему принципу работы он напоминает инжекторный двигатель, где топливо нагнетается в рампу. Давление топлива может составлять до 180 МПА. Количество плунжеров может быть  от одного до трех (в зависимости от потребностей двигателя).   Привод плунжеров может осуществляться с помощью кулачкового вала или кулачковой шайбы. Под действием возвратной пружины, при вращении кулачкового вала (шайбы), плунжер начинает движение вниз. В результате давление в компрессионной камере уменьшается, а ее объем увеличивается. Впускной клапан открывается и в камеру поступает топливо. Подачей топлива управляет электронный блок насоса, который в зависимости от режимов работы двигателя может регулировать клапаном (открывать и закрывать) количество необходимого топлива.  Смазка ТНВД такого типа производится, как и у распределительного насоса.

Схема магистрального насоса высокого давления.

1 – приводной кулачковый вал; 2 – ролик; 3 – плунжерная пружина;  4 – плунжер, 5 – штуцер напорной магистрали (к топливной рампе); 6 – выпускной клапан; 7 – впускной клапан; 8 – электромагнитный клапан дозирования топлива; 9 – фильтр тонкой очистки топлива; 10 – перепускной клапан; 11 – штуцер обратного топливопровод; 12 – штуцер впускного топливопровода.

Характерные признаки неисправности ТНВД.

В большинстве случаев, ремонт топливных насосов высокого давления требуется в результате применения топлива низкого качества и масел. Различные твердые частицы в дизельном топливе быстро выводят из строя плунжерные пары и форсунки. Принцип работы у различных насосов может отличаться, но характерные признаки неисправностей у них одинаковые:

– увеличение расхода топлива;

– плохой запуск двигателя;

– двигатель дымит;

– потеря мощности;

– посторонний шум.

Ремонтировать ТНВД своими силами в гаражных условиях крайне тяжело, так как плунжерная пара имеет очень маленькие зазоры.  Если вы вытащите поршень из цилиндра, то вставить его без специального  оборудования обратно может не получится.  Стоит помнить, что весь насос представляет   собой сложный механизм, в котором существует множество мельчайших каналов. Любая песчинка может превратить его в груду бесполезного металлолома. Подумайте, стоит ли это того? Может лучше купить новый или как минимум обратиться в сервис!?