ТНВД (паливний насос високого тиску) — один із найважливіших елементів дизельного двигуна, що відповідає за подачу топлива під високим тиском до форсунок. Саме від ТНВД залежить робота всього двигуна, його потужність, економічність та екологічність. Несправність насоса може призвести до серйозних поломок та дорогого ремонту, тому важливо своєчасно розпізнати проблему та провести ремонт.

Ознаки несправностей ТНВД

Основні симптоми несправності ТНВД включають:

• Втрата потужності двигуна — двигун погано набирає обертів, що може свідчити про нестачу палива чи неправильну його подачу.
• Підвищена витрата палива – збільшення витрат може бути ознакою зношення компонентів насоса.
• Проблеми із запуском – довгий запуск або його відсутність можуть вказувати на низький тиск у системі подачі палива.
• Димність вихлопу — чорний або білий дим сигналізує про неправильну подачу палива, що характерно для проблем із ТНВД.

Причини поломки ТНВД

Поломка ТНВД може бути викликана такими факторами:

1. Низька якість палива. Грязь та домішки, що можуть міститися в неякісному паливі, викликають швидке зношення компонентів насоса.
2. Недотримання сервісного інтервалу. Регулярне обслуговування допомагає запобігти серйозним поломкам.
3. Знос деталей. Як і будь-який інший механізм, насос має свій ресурс роботи, тому з часом його компоненти зношуються.

Етапі ремонту ТНВД

1. Діагностика. На першому етапі виконується комп'ютерна діагностика для визначення проблемних зон. Це дозволяє точно виявити, які компоненти потребують заміни.
2. Розбирання та очищення. Насос розбирають і очищують від накопичених відкладень та забруднень.
3. Замінa зношених частин. Заміні підлягають деталі, які втратили свою герметичність чи точність роботи: ущільнювачі, сальники, плунжерні пари, клапани.
4. Калібрування. Після заміни деталей насос проходитиме калібрування на стенді, де налаштовується точна подача палива. Це необхідно для правильної роботи всього двигуна.
5. Тестування. Відремонтований ТНВД проходить випробування, що гарантує його надійність та ефективну роботу.

Переваги ремонту ТНВД

Ремонт, як правило, обходиться дешевше за повну заміну. Більш того, ремонт дозволяє зберегти оригінальні параметри деталі, що є особливо важливим для автомобілів із пробігом.

Профілактика

Для того, щоб ТНВД працював довго і без збоїв, варто використовувати якісне паливо, регулярно змінювати паливні фільтри та проводити профілактичне обслуговування на спеціалізованих станціях.

Висновок

Ремонт ТНВД є складним, але важливим процесом для забезпечення надійної роботи дизельного двигуна.

Паливний насос високого тиску (ТНВД) – одна з найспецифічніших і найскладніших комплектуючих сучасного дизельного двигуна. Дані агрегати використовуються у дизельних моторах, а й силових агрегатах інжекторного типу, де подача палива організована у циліндри без проміжних стадій.

Паливний насос – не тільки складний за конструкцією, але й дорогий елемент двигуна. Це з особливостями виробництва та необхідністю користуватися високоточним устаткуванням. Від злагодженої та якісної роботи ТНВД залежить, наскільки ефективно функціонує двигун.Це тим, що паливний насос відповідає як нагнітання паливної суміші, а й у дозування порцій, їх подачу до розпилювачам у потрібний момент робочого циклу.

Влаштування паливного насоса високого тиску

ТНВД – ключовий елемент системи паливоподачі в дизельному моторі. Основна функція – своєчасно передавати порцію паливної суміші камеру згоряння. Коли як паливо використовується солярка, запалення безпосередньо залежить від рівня тиску. Обійтися силами стандартної поршневої системи не вийде, вона не здатна забезпечити робочий тиск 150 і більше МПа. Щоб створити умови для займання паливної суміші, в конструкції дизельних силових агрегатів передбачено ТНВД.

Після того, як виробники почали випускати промислові версії систем паливоподачі Common Rail з електронним контролем розпилювачів, функції паливного насоса помітно скоротилися і обмежилися лише контролем над рівнем тиску, що нагнітається.

Особливості конструкції

Незалежно від моделі дизельного силового агрегату, паливний насос розташовується в підкапотному просторі недалеко від мотора. Більшість двигунів від іноземних виробників трубопроводи систем паливоподачі між форсунками і ТНВД виготовляються з металу, що помітно скорочує кількість доступних місць для монтажу. Конструкція паливного насоса включає два основні елементи – циліндр малого діаметра та поршень, який у поєднанні з циліндром утворює плунжерну пару. Ці складові виготовляють лише з високоякісної сталі, здатної переносити навантаження під високим тиском.Важливо дотримуватись максимальної точності на виробництві, адже ефективність роботи плунжерної пари багато в чому залежить від мінімального зазору між деталями. Технічною мовою це називається преціозним поєднанням.

Як проміжний елемент, що об'єднує насос з циліндрами, виступає форсунка. Нижня частина знаходиться в камері згоряння. Точний момент займання паливної суміші залежить від кута випередження та контролюється електронними системами керування автомобілем.

Види паливних насосів високого тиску

Виробники дизельних силових агрегатів користуються кількома різновидами ТНВД:

Рядний

Цей вид конструкції користується популярністю за тривалий термін експлуатації та неперевершену надійність. Мастило здійснюється моторним маслом, що дозволяє заливати навіть дизельне паливо не найвищої якості. Рядні ТНВД встановлюють на мотори з роздільними камерами згоряння, комплектують їх плунжерними парами відповідно до кількості циліндрів. Поршні насоса рухаються за рахунок кулачкового валу, який з'єднується з колінчастим валом двигуна. За перманентне притискання плунжерної пари до кулачка відповідають пружини. ТНВД працює за таким принципом: при обертанні кулачкового валу починає зміщуватися поршень, що призводить до перекриття каналів впуску та випуску паливної суміші. Це автоматично підвищує тиск до камери, відкриває нагнітальний клапан, внаслідок чого порція палива прямує до форсунки для розпилення та займання.

У сучасних двигунах дозування обсягу паливної суміші здійснюється електронним механізмом. У старіших аналогів це забезпечувалося поворотом поршня всередині циліндра на певний кут.За поворот відповідає шестерня, підведена до педалі акселератора і з'єднана із зубчастою рейкою. При зміні зусилля натискання на педаль муфта з грузиками забезпечує необхідний кут випередження та коригує інтенсивність упорскування.

Розподільний

Конструкція забезпечує стабільну та плавну роботу. Такий паливний насос менш габаритний, ніж рядний. Залежно від принципу дії ділиться на два різновиди:

• Роторний чи плунжерний ТНВД.
• Насос із кулачками торцевого, зовнішнього чи внутрішнього розміщення.

Ключовий елемент конструкції – плунжерна пара, яка обслуговує відразу всі камери згоряння. Поршні здійснюють кількість оборотів, пропорційне кількості циліндрів у дизельному моторі. Це пояснює високий рівень навантаження на комплектуючі та прискорене зношування деяких деталей.

Магістральний

Використовується в дизельних силових агрегатах із системою Common Rail та користується популярністю за максимально ефективну керованість процесами займання. Належний контроль за робочим циклом забезпечується подачею палива над камеру згоряння безпосередньо, а спеціальну рамку, що у ролі попереднього акумулятора. За рахунок такого технологічного рішення вдалося розділити процес упорскування паливної суміші та формування надлишкового робочого тиску. Продуктивність такого насоса регулюється електронними системами управління двигуном.

Докладніше про регулювання можна прочитати тут.

Принцип роботи паливного насосу

Робота ТНВД ґрунтується на поршні та нагнітальному клапані. Після того, як кулачковий вал отримує необхідний імпульс від колінчастого, він набігає на муфту та збільшує тиск у порції палива, розташованої над поршнем.Одночасно з цим перекривається впускна магістраль. Після того, як рівень тиску в системі досягає необхідного, відкривається клапан нагнітання і впускає паливну суміш у форсунку. При зворотному циклі та русі поршня вниз залишки пального видаляються через гвинтовий канал. Порожнину поршні в певний момент циклу розташовується на одному рівні з випускним трактом, після чого процес повторюється.

Управління режимами роботи паливного насоса здійснюється за рахунок електронних блоків. Високоточне обладнання в режимі реального часу отримує інформацію з датчиків температури, контролерів обертання валу, що є основою формування командних сигналів. На згадку про ЕБУ закладено кілька оптимальних алгоритмів роботи, з якими і порівнюється отримана з датчиків інформація. На її основі електронний блок встановлює найкращий цикл подачі паливної суміші та кут випередження. У деяких моделях двигуна конструкцію ТНВД включаються вузли, які доповнюють електронну систему управління.

Ознаки та причини несправностей паливного насосу

Як говорилося раніше, ТНВД – один із найскладніших і дорогих вузлів дизельного мотора. У більшості випадків причиною несправностей є використання низькоякісного палива та олії. При попаданні сторонніх частинок, пилу та бруду, продуктів згоряння у форсунки або плунжерну пару останні дуже швидко виходять з ладу. Про це свідчать такі ознаки:

• Утруднений запуск двигуна.
• Збільшена витрата палива без видимих ​​причин.
• Провали у потужності силового агрегату.
• Димність.
• Сторонні звуки та шуми під час запуску двигуна.

Ще одна причина поломок – природне зношування плунжерної пари, яке призводить до збільшення мікронних зазорів, попадання в них нагару та збоїв у системі.

Як показує практика, причинами перебоїв у подачі пального в камери згоряння можуть стати:

• Критичний знос зубців клапанів чи рейки.
• Механічні дефекти та пошкодження втулки.
• Стирання поршня.
• Зменшення пропускної спроможності розпилювачів палива.

Докладніше про несправності ви можете прочитати у статті.

Особливості діагностики та ремонту ТНВД

Через складність конструкції паливного насоса діагностика може виконуватися тільки на спеціалізованих стендах. Процедура досить складна і потребує уважного ставлення до процесу із боку механіків. Навіть технічно її неможливо виконати в умовах гаражного сервісу – лише на спеціалізованих СТО з обслуговування дизельних двигунів. При появі перебоїв у роботі паливної системи рекомендуємо одразу звернутися до нашого сервісного центру та записатися на діагностику. Своєчасно проведена процедура дозволяє виявити стабільність тиску, рівномірність подачі паливної суміші, залишковий ресурс деталей та їх ступінь зношування, інші фактори, що впливають на роботу ТНВД. Завдяки системному підходу ви зможете заощадити придбання комплектуючих.

Часто причиною несправностей є не зношування елементів паливного насоса, а проблеми з електронним блоком або датчиками, які передають некоректну інформацію. Генерація невірних сигналів, що управляють, призводить до збоїв у подачі палива.Визначити точну причину та виконати якісний ремонт зможе лише фахівець, а спроби замінити деталі самостійно можуть призвести до глобальних несправностей двигуна загалом.

Високоточне діагностичне обладнання, ремонтні стенди, оригінальні запчастини від виробників, кваліфікований персонал – це дозволяє здійснювати комплексний ремонт у нас протягом 1 робочого дня!

ТНВД це одна з найважливіших деталей двигуна. Без нього паливо просто не потрапляло б у двигун. У матеріалі розповімо про ТНВД докладніше, вивчимо види та їх пристрій, а також поговоримо про головні проблеми деталі та як їх розпізнати.

Історія створення ТНВД

23 лютого 1893 року німецький інженер Рудольф Дизель отримує патент на «новий раціональний тепловий двигун», в якому паливо спалахує від стисненого повітря, що нагрілося в циліндрі. Спочатку як паливо Дизель планував застосовувати кам'яновугільний пил – у Німеччині не було нафти, але були великі родовища вугілля. Однак із вугільним пилом нічого не вийшло, і перші двигуни Дизеля працювали на рослинних оліях чи легких нафтопродуктах.

У Російській Імперії нафта була, і через півтора роки після Дизеля російський інженер Путіловського заводу Густав Трінклер побудував свій двигун, що працює на нафті та гасі. А російський інженер-механік Вадим Павлович Аршаулов винайшов і впровадив паливний насос високого тиску оригінальної конструкції з приводом від повітря, що стискається в циліндрі. Цей спільний двигун був простіше і надійніше за конструкцію Дизеля і отримав у Європі назву «російський дизель».Так з'явився перший у світі паливний насос високого тиску, який зараз має найпоширенішу абревіатуру — ТНВД.

У двадцяті роки ХХ століття німецький інженер Роберт Бош удосконалив ТНВД. Його конструкція застосовується в двигунобудуванні і досі.

Що таке ТНВД і для чого він потрібний

ТНВД це паливний насос високого тиску, завдяки якому паливо потрапляє в мотор.

У чому функціонал ТНВД?

Дизельний двигун працює за принципом самозаймання розпорошеного палива, яке впорскується в розігріте в циліндрі повітря. Так, мають виконуватися дві умови:

• Щоб повітря нагрілося, треба його сильно стиснути. Отже, тиск у циліндрі в цей момент дуже високий і має бути ще вищим.
• Щоб паливо спалахнуло, потрібно його добре розпорошити. Отже, тиск упорскування має бути достатнім для перетворення досить густого дизпалива на «хмарку» найдрібніших крапель.

В останні роки набули поширення бензинові двигуни з безпосереднім упорскуванням бензину в циліндр. Він дозволяє отримати більшу потужність при зниженні витрат палива, а найголовніше – знизити токсичність викидів. Значить і там не обійтися без ТНВД.

Спочатку перед класичним насосом ставилися три основні завдання:

• забезпечення високого тиску палива, що впорскується в циліндр.
• впорскування палива відповідно до порядку роботи циліндрів двигуна
• забезпечення підвищення чи зниження потужності двигуна шляхом дозування кількості палива.

Простіше кажучи, він повинен у певний момент часу подати певну кількість палива під необхідним тиском.Крім цього, у насосах встановлювалися регулятори та обмежувачі оборотів, і класичні ТНВД повністю відповідали за режими роботи дизельного двигуна.

Від механіки до електроніки ТНВД

Наразі інженерна думка не стоїть на місці. Щоб підвищити ККД двигуна та укладатися в норми екологічності викидів, інженерам довелося частину функцій ТНВД передати електроніці.

У сучасних високооборотних дизелях за розподіл упорскування та дозування палива відповідають комп'ютерні блоки та електроннокеровані форсунки. Оборотами теж управляє електроніка. ТНВД тільки створює в системі високий тиск, щоправда, і він уже підвищений зі 150 до 2500 бар, тобто практично на порядок.

При цьому класичний ТНВД позицій не здає і широко застосовується у тракторній, дорожній техніці, маломірних суднах, переносних генераторах. Тобто там, де не потрібна різка зміна оборотів та навантаження.

Пристрій та принцип роботи різних ТНВД

Давайте розглянемо види ТНВД та особливості їхнього функціоналу.

Рядний ТНВД

З чого складається рядний ТНВД:

1. Розподільний кулачковий вал (наводиться в обертання від двигуна).
2. Плунжерні пари (складаються з поршня та циліндра, з мінімальним зазором між ними).
3. Зубчаста рейка (через шестірні на поршнях плунжерів може одночасно обертати їх).
4. Нагнітальний клапан (відкривається при досягненні номінального тиску та різко відсікає подачу палива).
5. Трубопроводи високого тиску (за кількістю циліндрів, вони пов'язують плунжерні пари та форсунки).

Основним елементом є плунжер – довгий поршень, що рухається в циліндрі і має гвинтовий канал на поверхні. При цьому циліндр підібраний з поршнем, де проміжок становить 0,6-1,6 мкм. У середній частині там є два отвори.Верхнє – для подачі палива, нижнє – для зливу. Верх циліндра закритий клапаном.

Далі відбувається таке:

• Коли поршень рухається вниз, до циліндра з магістралі надходить порція палива.
• Під час руху вгору під тиском відкривається нагнітальний клапан, і паливо надходить до форсунки доти, поки гвинтова канавка не з'єднає надплунжерний простір зі зливною магістраллю.
• Тоді тиск різко знижується, і нагнітальний клапан закривається.

Регулюється кількість палива поворотом плунжера. Оскільки канавка гвинтова, за різних кутів повороту плунжера «відміряється» різна кількість палива. Повертає плунжер рейка через шестірню, закріплену в нижній частині плунжера. Рейка через систему тяг та важелів пов'язана з педаллю акселератора.

Це короткий опис принципу роботи плунжерного насоса високого тиску. У класичних ТНВД число плунжерів відповідає числу циліндрів. За розташуванням вони бувають рядні та Y-подібні.

Розподільний ТНВД

Розподільний ТНВД працює за таким же принципом, що й класичний:

Однак тут плунжерна пара всього одна (як правило, на чотири циліндри).

При роботі плунжер не тільки здійснює зворотно-поступальні рухи, нагнітаючи паливо, а й обертається, відкриваючи та закриваючи випускні отвори трубопроводів високого тиску. Така траєкторія руху забезпечується кулачковою шайбою, виступи на якій штовхають плунжер. За один оборот плунжер здійснює 4 зворотно-поступальні рухи, і впорскує паливо в чотири циліндри.

Працює такий вид ТНВД таким чином:

• У плунжері є внутрішній канал для забору рідини, а в циліндрі випускні канавки за кількістю форсунок.Рухаючись униз, він забирає паливо із магістралі низького тиску.
• У момент зворотного руху паливо закачується через випускну канавку одну з трубок високого тиску.
• Потім відбувається поворот на 90 º, і наступна порція палива подається до наступної форсунки.

На нижній частині плунжера надіто зливне кільце, що замикає зливні отвори. Коли натискається педаль, зливне кільце наближається до зливних отворів або віддаляється від них. Так водій регулює кількість поданого у форсунку палива.

ТНВД розподільчого типу менше і легше за класичний, подача палива проводиться рівномірніше, тому їх частіше ставлять на двигуни легкових автомобілів.

З мінусів можна відзначити менший ресурс, оскільки тут відзначається більша навантаженість основних вузлів.

Магістральний ТНВД акумуляторної системи (Common Rail)

У перших двох ТНВД процес нагнітання та упорскування розділений. Тут же ТНВД нагнітає паливо під високим тиском у напірну магістраль (гідравлічний акумулятор), з якої проведено трубопроводи до форсунок, керованих електронікою. Електронний блок управління (ЕБУ) відкриває та закриває форсунки в необхідний момент, і визначає, наскільки сильно вони мають відкритися залежно від навантаження.

Така система називається Common Rail (загальна магістраль) та забезпечує найбільш оптимальний режим роботи.

Паливний насос високого тиску в системі Common Rail конструктивно виконаний простіше, ніж класичний. У нього одна функція — створити високий тиск у магістралі, щоправда, і тиск у такій системі сягає 2 500 бар.

Магістральні насоси Common Rail малолітражних двигунів мають одну плунжерну пару, багатоциліндрові двигуни ТНВД зазвичай складаються з трьох плунжерних пар, розташованих зіркоподібно навколо кулачкового валу. Плунжери набагато простіше, без гвинтових канавок та отворів. Впускний та випускний клапани, природно, присутні.

Читайте також: Що таке чіп тюнінг

Як зрозуміти, що ТНВД несправний

Про несправність ТНВД можуть говорити такі симптоми:

• утруднений запуск двигуна
• підвищена вібрація силового агрегату, особливо помітна на малих обертах
• підвищення димності вихлопних газів
• відчутне падіння потужності та динаміки
• збільшення витрати пального.

Якщо під час експлуатації дизельної машини водій помічає ці особливості, швидше за все, ТНВД двигуна вимагає ретельного огляду та діагностики паливної апаратури з її подальшим ремонтом.

До основних та критичних несправностей ТНВД можна віднести:

• природне знос плунжерної пари або нагнітального клапана – великий пробіг автомобіля
• корозію та аварійне зношування плунжерної пари — на це впливають несправний фільтр та заправки неякісним паливом, а також потрапляння води в паливну систему
• поломка трубки високого тиску через підвищену вібрацію двигуна.

Після зовнішнього огляду можна самому усунути підтікання палива або замінити кільця ущільнювачів на паливних трубках. Проте розбирати ТНВД, не маючи спеціальної апаратури та відповідних знань, категорично не рекомендується.

Якщо класичний механічний ТНВД за наявності певних знань ще можна перебрати самостійно, то сучасна паливна апаратура з електронним керуванням потребує кваліфікованого підходу та складної діагностичної техніки.Ремонт та налаштування дизельної паливної системи найкраще проводити у спеціалізованих сервісах.

Разом

ТНВД — найскладніший і найдорожчий пристрій паливної системи дизельного автомобіля. Для довгої та надійної роботи дизельного двигуна не варто економити на якісних паливних фільтрах, при цьому заправлятися потрібно лише на перевірених АЗС.

При виборі автомобіля варто враховувати, якого типу ТНВД встановлений на двигуні і чи він відповідає завданням, які потрібно виконувати.

Плюси та мінуси видів ТНВД:

Рядний багатоплунжерний

+ надійність та простота, можливість самостійного ремонту

– менший ККД та більше габарити.

Розподільний

+ компактність, більш рівномірна подача палива

– менша надійність та ресурс.

Магістральний Common Rail

+ менша шумність, більша економічність

– велика вимогливість до якості палива, складність налаштування електронних компонентів.

Автор: Олександр Анучин