Конструкции топливных насосов высокого давления (ТНВД)

Подавляющее большинство современных автомобилей оснащаются инжекторными топливными системами. Есть модификации, в которых бензин распыляется форсункой во впускном коллекторе. Бывают и модели, в которых топливо распыляется сразу в цилиндры двигателя.

Дизельные агрегаты работают не так, как бензиновые ДВС. В них дизель подается в уже сжатую среду в цилиндре. Чтобы порция топлива беспрепятственно была распылена, нужен такой механизм, как топливный насос высокого давления.

Рассмотрим особенности такого механизма, его модификации и признаки неисправности.

Что такое ТНВД и для чего он нужен?

Механизм, который сокращенно называется тнвд,– это часть топливной системы дизельного двигателя, но встречаются также модели и для бензиновых силовых агрегатов. Единственное отличие топливного насоса дизельного двигателя – в том, что напор, который им формируется намного выше бензинового аналога. Причиной тому являются принципиальные особенности работы агрегата. В цилиндрах дизельного двигателя сначала воздух сжимается до такой степени, что происходит его нагрев до температуры воспламенения топлива.

Когда поршень достигает верхней мертвой точки, форсунка распыляет горючее, и оно воспламеняется. Форсунке нужно преодолеть огромное давление. Чтобы система работала исправно, насос должен создать больший напор, чем в цилиндрах.

Помимо упомянутой функции насос также должен подавать топливо порционно, в зависимости от режима работы силового агрегата. Этот параметр определяется с учетом вращения коленвала. В современном автомобиле данный процесс контролируется электронным блоком управления.

Проверка отдельных элементов

Когда замер давления в топливной рампе показывает отклонение от нормы, нужно рассматривать следующие причины:

• электробензонасос неспособен развивать требуемую производительность;
• вышел из строя регулятор, отчего напор бензина в контуре снижается либо возрастает сверх нормы;
• напрочь засорился фильтр тонкой очистки, препятствующий нормальному проходу топлива;
• протекают изношенные клапаны форсунок – двигатель «заливает» топливом.

Один из способов проверки бензонасоса – передавить пассатижами шланг «обратки», находящийся в подкапотном пространстве. Когда обратная магистраль перекрыта, манометр должен показать не менее 5 Бар, с новым насосом – 6 Бар. Давление 4 Бар является критично низким.

Поскольку вышеописанная методика не дает абсолютно точный результат и применима не на всех моделях автомобилей, желательно проверить бензонасос путем прямого подключения манометра. Следует исключить другие элементы системы – трубопроводы, фильтр тонкой очистки и регулятор. Снимите заднее сиденье машины, доберитесь до агрегата и подсоедините измеритель к выходному штуцеру напрямую.

Если показания на рампе и на штуцере насоса выйдут одинаково низкими, меняйте перекачивающий агрегат. В противном случае проблему нужно искать в другом месте, следуя алгоритму:

1. Продуйте бензопровод и поменяйте фильтр, затем проведите испытания повторно.
2. Снова подключите манометр к рампе, заведите мотор и снимите со штуцера РДТ вакуумный патрубок (идет от всасывающего коллектора). Если напор не изменится, ставьте новый регулятор.
3. Чтобы убедиться в исправности форсунок, нужно померить и сравнить два показателя: давление на коллекторе с пережатым шлангом «обратки» и максимальный напор, создаваемый насосом при подключении напрямую. Если второе значение гораздо больше, часть давления теряется на форсунках.

Если вы обнаружили проблемы с потерей напора на самом коллекторе, демонтируйте рампу и проверяйте каждую форсунку отдельно. Неисправные детали по одной не меняются – придется покупать и ставить полный комплект.

Простейший способ проверить форсунки на предмет протекания – испытать в работе вместе с коллектором. Снимите рампу, не отсоединяя топливную магистраль, подложите ветошь и включите зажигание. Если клапаны форсунок износились и потеряли герметичность, с них начнет капать бензин. Рабочие элементы стоит проверить еще раз – с передавленным шлангом «обратки».

То́пливный насо́с высо́кого давле́ния (ТНВД) ди́зельного дви́гателя

является одним из наиболее сложных узлов системы топливоподачи дизельных двигателей.

История разработки и совершенствования

Впервые данное устройство было разработано в 1930-х годах Робертом Бошем. В легковых автомобилях тнвд начали активно использовать во второй половине того же десятилетия.

Так как первые бензиновые моторы оснащались карбюраторами, то в таком механизме нуждались только дизельные агрегаты. В наши дни бензиновые моторы с системой непосредственного впрыска также имеют насос подобного типа (карбюратор уже встречается крайне редко – только в машинах старого поколения).

Хотя принцип работы насоса практически не изменился, сам механизм претерпевал многократные модернизации и улучшения. Причиной тому – повышение норм экологичности и производительности ДВС. Вначале использовался механический тнвд, однако он был не экономичным, что приводило к объемным выбросам вредных веществ. Современные электронные насосы показывают отличную экономичность, что позволяет транспорту вписываться в рамки экологических норм и удовлетворяют водителей скромного достатка.

Конструкция насоса высокого давления

Существует большое разнообразие модификаций тнвд бензинового двигателя, а также дизельного аналога. Однако в большинстве случаев основными элементами механического насоса являются:

• На входе перед насосом установлен фильтр;
• Плунжерный поршень, размещенный в цилиндре – т.наз. плунжерная пара;
• Корпус, в котором сделаны углубления – по ним подается топливо в плунжерную пару;
• Вал с кулачком и центробежной муфтой. Данный элемент соединен со шкивом газораспределительного механизма при помощи ременной передачи;
• Толкатели привода плунжерной пары;
• Пружины, которые возвращают обратно плунжерный поршень;
• Клапаны нагнетателя;
• Регулятор режимов – связан с педалью газа;
• Клапан обратки тнвд (через него в обратку подается лишнее топливо);
• Насос низкого давления (подкачивает в насос топливо).

Как уже было сказано, на смену механических насосов постепенно приходят электронные модификации по причине их экономичности и эффективности. Сам механизм сложно ремонтировать и регулировать. Электронные насосы оснащаются собственным блоком управления, а также несколькими электронными клапанами и датчиками.

Большинство электронных тнвд имеют собственную систему диагностики, благодаря чему устройство адаптируется под возникшие неисправности и ошибки. Это позволяет устройству исправно работать даже при выходе из строя одного из датчиков. Полностью такой насос перестает работать только в случае поломки микропроцессора.

Инструкция по диагностике

Первым делом необходимо освободить доступ к рампе и штуцеру, установленному на торце коллектора. Демонтируйте элементы, мешающие выполнению замеров, – воздуховод, корпус фильтра, патрубок вентиляции картера и так далее (перечень деталей зависит от модели авто). Приступайте к измерению, ориентируясь по инструкции:

1. Открутите защитный пластмассовый колпачок с диагностического штуцера на рампе.
2. Подставьте обрезанную пластиковую емкость и с помощью колпачка для откручивания золотников стравите давление, накачанное насосом ранее. Можно надавить клапан либо вывернуть золотник на 2–3 оборота.
3. Один конец бензинового шланга наденьте на штуцер манометра и зафиксируйте хомутом. Выкрутите золотник из коллектора, натяните второй конец шланга на патрубок.
4. Включите зажигание, при этом электробензонасос станет накачивать горючее в систему. Убедитесь, что на стыках диагностического приспособления отсутствуют протечки.
5. Заведите мотор и зафиксируйте давление топлива в рампе по манометру.

Принцип работы

ТНВД работает по принципу двухтактного двигателя. Благодаря вращению вала с кулачками приводится в движение плунжерный поршень. В подплунжерное пространство поступает солярка, которая дальше идет в магистраль.

Подробнее о принципе работы плунжерной пары рассказывается в видео:

Плунжерная пара для УТН

В полости создается давление, благодаря чему открывается нагнетательный клапан. По топливопроводу дизтопливо поступает к форсунке и происходит его распыление. Насос к форсунке подает только часть топлива. Через сливной клапан остаток возвращается в топливный бак. Чтобы при открытии нагнетателя из системы топливо не возвращалось обратно, в ней устанавливается обратный клапан.

Момент впрыска определяется центробежной муфтой. Регулятор режима (или всережимный регулятор) определяет количество подаваемой порции. Этот элемент связан с педалью газа. Когда водитель ее нажимает, регулятор увеличивает объем порции, а когда отпускает – количество уменьшается.

В электронных моделях все процессы контролируются блоком управления. Электроника распределяет момент подачи топлива, его количество из учета динамики автомобиля. В таких топливных системах меньше деталей, что повышает стабильность и надежность механизма.

Электронные тнвд способны разделить порцию на две части, благодаря чему обеспечивает более эффективное сгорание и плавный ход поршневой группы. Как следствие – меньше токсичности выхлопа и повышение отдачи мотора. Для обеспечения двухфазного впрыска блок управления насосом фиксирует:

• Нажатие педали акселератора;
• Обороты распределительного вала ГРМ;
• Температуру в системе охлаждения мотора;
• Скорость самого автомобиля;
• Давление, создаваемое турбокомпрессором;
• Работу форсунок;
• Срабатывание свечей накала.

Когда нужно проводить замеры?

Работа системы питания построена следующим образом:

1. Расположенный в баке электрический бензонасос качает топливо по магистрали в топливную рампу и дальше, к форсункам.
2. Регулятор ограничивает давление бензина на определенном уровне, сбрасывая излишки в бак по обратному трубопроводу.
3. Инжектор смешивает горючее с воздухом, затем смесь направляется к форсункам, открываемым по команде контроллера.

Когда износ регулятора (сокращенно – РДТ), насоса либо форсунок достигнет критического уровня, давление в бензиновом контуре изменится в сторону уменьшения или повышения. Возможны 2 сценария: нехватка горючей смеси для нормальной работы двигателя либо ее избыток – свечи буквально заливает топливом.

Выявить неисправность в обоих случаях поможет проверка давления в топливной рампе, расположенной рядом с головкой цилиндров. Элемент представляет собой коллектор с ответвлениями для форсунок, к которому подведена основная бензиновая магистраль.

Давление горючего в коллекторе стоит померить при возникновении следующих симптомов:

• автомобиль слабо разгоняется, после резкого нажатия педали акселератора ощущаются рывки и замедление;
• двигатель загруженной машины «не тянет», плохо заводится на холодную;
• периодически раздаются выстрелы в выпускном коллекторе;
• прогретый мотор не заводится после кратковременной стоянки (особенно летом), стартер нужно крутить 20–40 секунд.

Два первых признака указывают на явный недостаток бензина, возникающий из-за падения давления в рампе. Третий случай – попадание несгоревшего топлива в выхлопной коллектор с последующим догоранием (раздается хлопок). Четвертый симптом говорит о протекании форсунок, когда цилиндры во время стоянки заполняются чистым бензином. Пока поршни не выбросят излишки горючего, двигатель не запустится.

Виды ТНВД

Топливные системы бывают трех типов:

• Моновпрыск. Это самая первая модификация. Представителем изначально был карбюратор. В его полости подготавливалась топливно-воздушная смесь и подавалась во впускной коллектор. Чуть позже такие системы вместо карбюратора получили одну форсунку, которая производит впрыск топлива во впускной коллектор, где происходит смешивание его с воздухом;
• Многоточечный впрыск. Это уже разновидность инжекторной системы. Для каждого цилиндра на впускном коллекторе устанавливается индивидуальная форсунка. Впрыск производится тоже во впускной коллектор, только максимально близко к впускному клапану;
• Непосредственный впрыск. Как следует из названия системы, топливо распыляется непосредственно в цилиндры в момент, когда воздух в них уже сжат поршнем.

Всего существует три вида подобных механизмов, которые могут использоваться в данных типах топливных систем:

• Рядный;
• Распределительный;
• Магистральный.

Рядный ТНВД

Рядный тнвд состоит из нескольких насосов, заключенных в один корпус. Каждый из них обслуживает отдельную форсунку. Данная модификация использовалась в старых дизельных моторах. Работа всего механизма жестко зависит от привода ГРМ.

Рядная модификация используется уже достаточно длительный период. Даже некоторые современные автомобили (грузовики) оснащены такими насосами. Причина – их высокая надежность и неприхотливость к качеству дизеля.

Работает рядная система следующим образом. Плунжерная пара приводится в движение благодаря повороту коленвала. Один оборот кулачкового вала насоса соответствует двум оборотам коленчатого вала мотора.

Плунжерный механизм через клапан отсечки топлива тнвд отделяет часть горючего от общей магистрали и сжимает ее в напорной части системы. Объем порции регулируется зубчатой планкой, связанной с педалью газа. В машинах с ЭБУ она регулируется сервоприводом, реагирующим на сигналы от блока управления.

Момент впрыска определяется частотой вращения коленвала. В механизме установлены две полумуфты, которые разделены пружинами. Когда обороты мотора повышаются, пружины сжимаются, благодаря чему вал насоса немного проворачивается, что приводит к изменению угла опережения впрыска.

ТНВД распределительного типа

В отличие от предыдущей модификации данная модель имеет меньшие размеры. Также он отличается стабильностью работы. Существует несколько модификаций распределительных насосов. Бывают плунжерные и роторные виды. Также они различаются между собой типами привода – внутреннее, торцевое или внешнее расположение кулачков.

Привод с внешним расположением кулачков не отличается стабильность и надежностью. Поэтому если есть возможность, то лучше остановиться на двух других типах.

Такие насосы быстрее изнашиваются, так как один плунжерный механизм в них обслуживает все форсунки группы. В этом отношении у рядных аналогов есть преимущества. Благодаря небольшим размерам распределительные тнвд устанавливаются в топливных системах легковых автомобилей и небольших грузовиков.

Магистральный ТНВД

В отличие от двух предыдущих модификаций магистральный насос создает напор в единой магистрали – так называемая топливная рейка. Она служит аккумулятором, в котором поддерживается постоянное давление топлива.

Благодаря меньшему количеству распределительных механизмов данная модификация зарекомендовала себя, как самая надежная. Ремонт тнвд магистрального типа не отличается особой сложностью. Объем порции регулирует электромагнитный дозирующий клапан. Такие насосы стоят в системах топливной рейки Common Rail.

Бывает ли ТНВД на бензиновом двигателе?

Хотя основное применение ТНВД – в дизелях, многие современные бензиновые моторы также работают благодаря подаче топлива под высоким давлением. Данные механизмы применяются в ДВС с непосредственным впрыском.

Бензиновые моторы GDI требуют установки таких насосов. По сути, данная система является гибридной версией, сочетающей в себе конструкцию бензинового ДВС с принципом работы дизельного агрегата. Единственное отличие – воспламенение не происходит за счет температуры сжатого воздуха, а благодаря свечам зажигания. В таких моторах используется рядная модификация.

Основные неисправности

Хотя ТНВД отличаются своей конструкцией, есть несколько важных правил, которые должен соблюдать автовладелец, чтобы насос прослужил отведенный ему срок:

1. Большинство насосов прихотливы к качеству топлива, поэтому необходимо соблюдать требования, установленные производителем для конкретного насоса;
2. Из-за сложности конструкции и нагрузок, которые оказываются на механизмы, насосы высокого давления нуждаются в регулярном обслуживании;
3. Все вращающиеся и трущиеся детали должны быть хорошо смазанными, поэтому крайне важно соблюдать рекомендации производителя по выбору смазочных материалов.

Если не соблюдать эти правила, устройство быстрее придет в негодность, из-за чего нужна будет его замена или дорогостоящий ремонт.

О неисправности тнвд свидетельствуют такие факторы (при исправных других системах, неисправности в которых могут иметь сходные проявления):

• Черный дым в выхлопе и, как следствие, более токсичные выбросы в окружающую среду;
• Увеличение расхода топлива (за счет утечек топлива);
• Падение мощности ДВС;
• В процессе работы двигателя слышны шумы от насоса;
• Затрудненный запуск мотора;
• Ремень ГРМ часто соскальзывает;
• Нестабильные обороты двигателя.

Самая распространенная неисправность в таких элементах топливной системы – выход из строя плунжерной пары. Чаще всего это происходит из-за некачественного топлива – на поверхностях скапливается налет, затрудняющий движение деталей. Также причиной выхода из строя механизма является вода, которая часто конденсируется в топливном баке. По этой причине не рекомендуется оставлять авто с пустым баком на ночь.

Признаки и причины неисправностей топливного насоса

Как говорилось ранее, ТНВД – один из самых сложных и дорогостоящих узлов дизельного мотора. В большинстве случаев причиной неисправностей является использование низкокачественного топлива и масла. При попадании инородных частиц, пыли и грязи, продуктов сгорания в форсунки или плунжерную пару последние очень быстро выходят из строя. Об этом свидетельствуют следующие признаки:

• Затрудненный запуск двигателя.
• Увеличенный расход топлива без видимых причин.
• Провалы в мощности силового агрегата.
• Дымность.
• Посторонние звуки и шумы при запуске мотора.

Еще одна причина поломок – естественный износ плунжерной пары, который приводит к увеличению микронных зазоров, попаданию в них нагара и сбоям в системе.

Как показывает практика, причинами перебоев в подаче горючего в камеры сгорания, могут стать:

• Критический износ зубцов клапанов или рейки.
• Механические дефекты и повреждения втулки.
• Истирания поршня.
• Уменьшение пропускной способности распылителей топлива.

Подробнее о неисправностях вы можете прочитать в статье.

Ремонт насосов высокого давления

Если отремонтировать обычный бензонасос не составляет труда – достаточно купить ремкомплект и заменить износившиеся детали, то ремонт и настройка тнвд – очень сложная процедура. Даже определить, в чем причина неисправности, без дополнительной аппаратуры невозможно. Нередко самодиагностика современных блоков управления не помогает.

Часто бывает, что симптомы поломки топливного насоса идентичны неисправностям в газораспределительном механизме или в системе выхлопа. По этим причинам не рекомендуется самостоятельный ремонт тнвд. Для этого лучше обратиться за помощью в специализированный сервисный центр.

Дополнительно смотрите видео по устранению дефектов и ремонте тнвд:

часть 1 Ремонт тнвд ve 1.6 дизель разборка дефектовка