Руководство по ТНВД: работа, принципы и важность

Когда автомобилисты слышат — ТНВД, у большинства возникает больше вопросов, чем ответов. Все знают, что это важный элемент, но мало кто понимает, зачем он нужен и где находится. Найдутся те, кто не представляет, как расшифровывается аббревиатура. Но точно все в курсе, что ТНВД это только в дизельных автомобилях… или нет?

Далее в статье мы предоставим подробное руководство по ТНВД. Вы поймете, почему при первых признаках неполадки лучше не затягивать с диагностикой. Понятным языком объясним назначение и устройство топливного насоса высокого давления, разберемся какие виды бывают и узнаем еще много интересного.

Назначение и роль ТНВД в работе двигателя

Топливный насос высокого давления (ТНВД) сконструирован для подачи горючего под большим давлением и в определенном объеме, чтобы смесь сдетонировала в цилиндре. От безотказной работы насоса зависит правильное функционирование ДВС. Стоит понимать, что ТНВД на дизеле, это более сложная система впрыска, чем в большинстве бензиновых двигателей.

Что такое ТНВД и для чего он нужен?

Насос высокого давления — основной элемент системы впрыска, который обеспечивает двигатель порциональной подачей топлива под мощным давлением. Это неотъемлемое звено в цепи питания дизельного мотора. Для полного понимания стоит знать, какой путь в автомобиле проделывает солярка после заправки.

1. Из топливного бака подкачивающий насос качает горючее.
2. Жидкость поступает в фильтр, где оседают механические примеси, парафин и вода.
3. Очищенное дизтопливо всасывается в ТНВД.
4. Солярка поочередно под давлением подается в форсунки.
5. В момент рабочего такта, форсунки впрыскивают горючее в камеру сгорания и происходит детонация смеси.

Важно понимать, что ТНВД отвечает за нормальную работу всего агрегата, и от его исправности зависит безотказность ДВС.

Роль ТНВД в системе подачи топлива

Если остановиться на том, для чего нужен ТНВД, стоит выделить еще два пункта: дозирование горючего в зависимости от испытываемой двигателем нагрузки и точное определение впрыска. Основная задача устройства — обеспечение высокого давления нагнетаемого в форсунки топлива.

Необходимость в высоком давлении впрыска заключается в особенностях дизельного ДВС. Для детонации смеси в камере сгорания нужна высокая степень сжатия воздуха, а топливо должно быть распылено как можно мельче. Чем выше давление обеспечивает ТНВД и меньше отверстие форсунки, тем сильнее распыление горючего.

Общее устройство ТНВД

Насос имеет сложное устройство, но понять принцип его работы при желании можно. В первую очередь стоит знать, из чего состоит ТНВД:

• Кулачковый вал;
• Плунжеры;
• Рейка;
• Нагнетательный клапан;
• Топливный насос низкого давления (ТННД);
• Магистраль высокого давления.

Это основные элементы, которых достаточно для ознакомления с принципом действия.

Устройство ТНВД

Для понимания нужно знать, что крутит ТНВД. При повороте ключа, стартер вращает коленвал, который передает привод на кулачковый вал насоса. Он приводит в движение ТННД, а также его вращение, преобразуется в возвратно-поступательное движение толкателей.

Подкачивающий насос, через фильтр заполняет полости топливной магистрали в верхней части корпуса ТНВД горючим.

Толкатель перемещает плунжер вверх, а пружина возвращает его в обратное положение.

Плунжер — длинный поршень, имеющий наклонный канал на поверхности. Когда он движется к нижней мертвой точке, из магистрали в цилиндр поступает порция топлива. При направлении вверх, под давлением срабатывает нагнетательный клапан — топливо под большим давлением идет к форсунке.

Газ в системе регулируется путем вращения плунжера. На корпусе ТНВД предусмотрена рукоятка, которая отвечает за ход зубчатой рейки. А плунжер установлен на поворотной втулке с шестерней. Когда он поворачивается, через канал сливается топливо в другую магистраль, при движении плунжера вверх.

Это классическое устройство топливного насоса высокого давления.

История разработки и совершенствования ТНВД

Идея и создание ТНВД принадлежит компании Robert Bosch. В 1921г. фирма начала разработку устройства впрыска в дизельный мотор. Первые прототипы были протестированы на протяжении следующей пары лет.

В 1927г. в марте штучно выпустили несколько жизнеспособных вариантов. Серийный выпуск ТНВД начался 30 ноября 1927г. Первый заказчик — производитель грузовиков MAN.

Первый прототип системы подобной Common Rail появился в Швейцарии в 60-е, но тогда технология сильно опережала время — невозможно было создать электронную систему управления.

В начале 90-х японская фирма Denso вернулась к идее, и в 1995г. появился грузовик Hino Rising Ranger с передовой системой впрыска. Позже технологию продали сторонним производителям. Существенный вклад в развитие внесла компания Fiat, но из-за финансовых трудностей все было продано Robert Bosch.

Сейчас большая часть рынка систем Common Rail делится между четырьмя фирмами: Siemens, Bosch, Delphi и Denso.

Виды и классификация ТНВД

На разных автомобилях можно встретить значительно отличающиеся друг от друга типы топливных насосов высокого давления:

• Многоплунжерные;
• Распределительные;
• Магистральные системы Common Rail.

Многоплунжерные ТНВД

Из названия понятно, что в таком устройстве много плунжеров. Каждая плунжерная пара отвечает за подачу горючего в один определенный цилиндр мотора. Работает он по классическому принципу, который был расписан ранее. Кулачковый вал синхронизирован с коленвалом ДВС, и заставляет плунжеры поочередно качать топливо.

Распределительные ТНВД

По принципу действия схема топливного насоса высокого давления схожа с предыдущей — разница в количестве плунжерных пар. Чаще встречаются распределительные насосы с одним плунжером, который работает на весь ДВС. В некоторых моделях автомобилей установлены варианты с двумя плунжерами.

Когда распределительный ТНВД запущен, плунжер не только выполняет возвратно-поступательные движения, но и вращается вокруг своей оси, открывая и закрывая выпускные отверстия магистралей высокого давления. За один оборот плунжер совершает количество возвратно-поступательных движений равных количеству цилиндров ДВС.

Запчасти высокого качества для вашего авто!

Широкий ассортимент запчастей по доступным ценам!

Перейти в каталог

Само вращение происходит благодаря кулачковой шайбе, привод на которую поступает через муфту. Скорость кулачкового вала и кулачковой шайбы равна между собой, но меньше коленчатого вала двигателя в два раза. Пластина с кулачками постоянно прижата к роликовому кольцу пружиной плунжера. Когда кулачок накатывается на ролик, плунжер производит возвратно-поступательные движения.

Плунжер имеет впускные канавки по количеству цилиндров, а также внутренний канал для забора жидкости. Двигаясь с верхней мертвой точки в нижнюю, происходит всасывание топлива с магистрали низкого давления. В момент обратного движения горючее закачивается, через выпускную канавку в одну из магистралей высокого давления. Так, поочередно проходит впрыск во все форсунки за один оборот.

Магистральные ТНВД системы Common Rail

Много кто знает, что это ТНВД, которое отличается высокой эффективностью, но не все понимают, как система устроена.

Насос работает так же, как и многоплунжерный, но в отличие от классической схемы количество насосных пар не зависит от количества цилиндров двигателя. Есть одноплунжерные варианты, а в некоторых автомобилях можно встретить два или три плунжера.

В системе Common Rail насосные пары подают горючее в топливную рампу. Форсунки всегда находятся под давлением от 1 200 до 1 800 бар, что отличается от предшествующих вариантов больше чем в 10 раз. Впрыск осуществляется, когда электроника подает сигнал на инжекторы.

Принцип действия ТНВД

Общий принцип работы топливного насоса высокого давления — распредвал, в процессе вращения, передает усилие на плунжерную пару.

Основные этапы функционирования устройства — всасывание топлива из канала низкого давления, когда плунжер устремлен вниз, выпуск жидкости под большим давлением, через нагнетательный клапан при перемещении вверх.

Для поддержания оптимальных оборотов в конструкции ТНВД предусмотрен регулятор опережения впрыска. Большинство автомобилей имеют электронный регулятор, но встречаются модели с механическим вариантом.

Механическая регулировка осуществляется с помощью пружины, поршня и скользящему по роликовому кольцу пальцу. На заглушенном ДВС впрыск выставлен в самое позднее положение, а по мере набора оборотов давление на поршень увеличивается. Скользящий палец смещается, сдвигая роликовое кольцо, что способствует более раннему впрыску.

Принцип работы многоплунжерных ТНВД

Многоплунжерные системы работают индивидуально на каждый цилиндр. Вал поочередно толкает рабочий орган насосной пары вверх, что провоцирует впрыск топлива в определенную камеру сгорания.

Работа распределительных ТНВД

Распределительный тип насосов обеспечивает питание всех цилиндров за счет работы одного или двух плунжеров. Благодаря вращению вокруг собственной оси, плунжер подает топливо во все камеры сгорания.

Подача регулируется с помощью сливного кольца плунжера. На плунжере предусмотрены сливные отверстия, обеспечивающие уменьшение подачи. В сливном кольце есть паз, в который входит рычаг регулятора. Другой конец рычага соединен с педалью. Нажимая на педаль, водитель уменьшает расстояние между гильзой плунжера и сливным кольцом — зазор для сброса топлива уменьшается, и в двигатель поступает больше топлива.

Принцип работы систем Common Rail с магистральными ТНВД

Работа топливного насоса высокого давления в устройстве Common Rail обеспечивается вращением распределительного вала и плунжерной парой, как и в классической схеме. Но нагнетание происходит в общую рампу, к которой подключены инжекторные форсунки.

Электроника не только открывает и закрывает форсунки, но и сама принимает решение, насколько сильно они должны открыться в зависимости от нагрузок. Система Common Rail отличается точным дозированием впрыска в единицу времени.

Педаль газа — кнопка с переменным электрическим сопротивлением, подает сигнал по проводам на ЭБУ. Условно педаль акселератора работает, как ручка регулировки громкости радиоприемника.

Частые неисправности и ремонт ТНВД

Многие водители скажут, что ТНВД это самое капризное устройство в дизельном автомобиле. И будут правы: сложность конструкции системы, работа под огромным давлением, множество современных датчиков делают топливный насос высокого давления одним из самых дорогих элементов под капотом.

Как определить неисправности ТНВД

Понять, что в схеме топливного насоса высокого давления возникли неполадки, можно по основным признакам:

• Увеличился расход горючего;
• Дерганное поведение силового агрегата, особенно заметное на малых оборотах;
• Сложности в запуске мотора;
• Заметное падение мощности и динамики;
• Повышение дымности выхлопных газов;
• Подтеки топлива в стыках магистрали высокого давления;
• Увеличение шумности работы мотора.

В гаражных условиях тоже можно провести несколько диагностических мероприятий:

1. Проверка наличия воды в насосной паре
   Отсоедините привод ТНВД и попробуйте рукой провернуть шкив. Если при вращении чувствуется переменное усилие — все хорошо, но когда провернуть вал очень сложно или не получается совсем, то это указывает на наличие воды в системе.
2. Замер давления
   Определить давление в системе можно манометром с большим диапазоном. Его следует вкрутить вместо форсунки. На холостых оборотах показатель должен быть не ниже 300 кг/см², но на разных автомобилях значение отличается. Если параметр меньше, это означает, что ТНВД неисправен — значительный износ плунжерной пары
3. Датчики вышли из строя
   В системах впрыска с электронным управлением предусмотрены различные датчики, обеспечивающие нормальную работу. О поломке водителю сообщает сигнальная лампа Check Engine. Определить, какой компонент вышел из строя, можно с помощью сканера ошибок и проверить код.
4. Потеки горючего
   В процессе эксплуатации уплотнительные кольца топливных магистралей изнашиваются, и жидкость просачивается наружу. Более детально это можно увидеть, если при заведенной машине под капотом потянуть ручку газа — из поврежденного уплотнителя будет сочиться жидкость.

Для диагностики неполадок лучше использовать специальные стенды, которые позволяют измерить основные параметры. Такое оборудование дорогое и покупать его для индивидуального использования не стоит.

Основные неисправности ТНВД и их причины

Стоит также упомянуть и другие возможные неполадки в системе впрыска:

• Неравномерность подачи впрыска — износ плунжера или нагнетательного клапана;
• Сколы и трещины на корпусе насоса — бракованное устройство не выдержало нагрузку;
• Коррозия насосной пары — в ТНВД попала вода, из-за неисправного фильтра;
• Повышенный расход с нестабильными оборотами — износ плунжерной пары.

Попавшая в устройство вода может привести к заклиниванию плунжера. В такой ситуации ухудшается не только впрыск, но также разбивается зубчатая рейка и шестерня. Такое происходит, если между плунжером и втулкой проникает влага.

Ремонт ТНВД

Стоит понимать, что ремонт насоса ТНВД, это сложный и дорогостоящий процесс. Хотя некоторые неполадки можно исправить самостоятельно.

Ремонтные работы проводятся на демонтированном насосе, но если проблема только в уплотнительном кольце, то его можно заменить не снимая устройство. В распределительных типах достаточно отсоединить магистрали высокого давления и ослабить крепление плунжерной пары. Далее рассохшееся кольцо разрезается, а на его место, раскатывая по корпусу плунжерной пары, одевается новое.

Плунжерную пару тоже можно заменить самостоятельно. Для этого следует демонтировать устройство, тщательно очистить его от грязи и снять насосную пару. Имея базовые представления в ремонте автомобилей, сделать это не сложно. Но проблема в том, что добиться правильной настройки без спецоборудования не получится.

Применение ТНВД в различных двигателях

Утверждать, что ТНВД, это только для дизельного двигателя сейчас неактуально. Как и говорить — дизельный ДВС может работать только с топливным насосом высокого давления. Уже нет. Есть модели автомобилей, где вместо ТНВД применяется насос-форсунка.

Популярный отечественный грузовик КамАЗ оснащается топливным насосом собственного производства — КамАЗ 337-20. Устройство собрано по многоплунжерной схеме в V-образном исполнении. Межсекционное расстояние 36мм, а максимальное давление 1 200 бар.

ТНВД в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском обеспечивают давление в пределах от 50 до 200 бар. Дизельный мотор с такими параметрами работать неспособен, но для бензинового аналога это дает больше возможностей.

ТНВД в дизельных двигателях

В двигателях, работающих на солярке, необходимо обеспечить достаточное давление горючего в момент его попадания в камеру сгорания. В большинстве автомобилей для этого используется топливный насос высокого давления.

Запчасти высокого качества для вашего авто!

Широкий ассортимент запчастей по доступным ценам!

Перейти в каталог

Благодаря плунжерным парам, движущимся с большой частотой, устройство способно обеспечить оптимальное нагнетание горючего, которое нужно мотору в зависимости от испытываемой нагрузки.

Дизельный топливный насос высокого давления, выполненный по системе Common Rail, позволяет получить давление в рампе до 1 800 бар, что положительно отражается на выдаваемой мощности и динамике ДВС.

Использование насосов высокого давления в бензиновых двигателях

ТНВД в бензиновых моторах обеспечивают непосредственный впрыск в камеры сгорания под давлением до 200 бар. Топливо находится в рампе под постоянным давлением, а электронная система управления управляет инжекторами. Схема схожа с Common Rail, но значительно отличается давление.

Применение ТНВД в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском позволило получить больше мощности и снизить токсичность выбросов. Схема дает возможность как экономить топливо, так и раскрывать потенциал агрегата в полной мере.

Заключение

Мы узнали, что ТНВД, это сложная система, которая обеспечивает бесперебойную работу силового агрегата. Технология Common Rail в свое время стала эволюционной и продолжает оставаться эффективным вариантом впрыска, но очень требовательна к качеству топлива.

Независимо от типа ТНВД на автомобиле нужно помнить, что от этого устройства зависит не только комфорт передвижения, но и работоспособность мотора.

F.A.Q

Q: Расшифровка ТНВД

A: ТНВД — это топливный насос высокого давления. Устройство для впрыска топлива в двигатель под высоким давлением.

Q: Какой ТНВД лучше?

A: Однозначного ответа нет. Все зависит от требований к автомобилю. Достоинства и недостатки каждого типа:

• Многоплунжерный — надежность и простота, но небольшой КПД и большие габариты;
• Распределительные — компактность и более равномерная подача топлива, но сложность конструкции снижает их надежность;
• Common Rail — экономичность, бесшумность и высокое давление, но сложны в ремонте и требовательны к топливу.

Q: Какой бензин заливать в моторы с ТНВД?

A: Октановое число не ниже АИ-98.

Q: Расшифровка ТНВД

A: ТНВД — это топливный насос высокого давления. Устройство для впрыска топлива в двигатель под высоким давлением.

Если автомобиль постоянно эксплуатируется, то рекомендуется промывать систему раз в год.

Желательно оставлять автомобиль на длительную стоянку с полным баком, так на стенках не образуются капли конденсата.