Топливный насос высокого давления (ТНВД): принцип работы, устройство, назначение, конструкция

Топливный насос высокого давления (популярная аббревиатура — ТНВД) — обязательный элемент блока подачи топливной смеси, который направляет бензин / дизельное топливо прямо в цилиндр. Агрегат может быть многопоршневым, распределительным и главным, применяется на дизельных и бензиновых двигателях внутреннего сгорания.

Ниже мы подробно рассмотрим характеристики и устройство детали, поговорим о классификации, назначении, основных неисправностях и других моментах. Отдельно дадим описание ТНВД в автомобиле Камаз, симптомы его неисправности и рекомендации по ремонту.

Что такое топливный насос высокого давления в дизеле, назначение

Топливный насос, являющийся неизменным элементом автомобиля, предназначен для подачи топлива непосредственно к форсункам, а иногда и в топливную рампу. После этого дизельное топливо / бензин распыляется и воспламеняется в полости цилиндра.

Проще говоря, топливный насос высокого давления необходим для создания оптимального давления, которое должно быть выше, чем сжатие, создаваемое внутри камеры сгорания. В среднем это значение колеблется от 200 до 2000 бар в зависимости от типа, конструкции и других характеристик.

Классификация и устройство ТНВД

Конструктивно ТНВД бывает нескольких типов, которые имеют схожий принцип работы и разную конструкцию. Рассмотрим подробнее каждый из типов.

Многоплунжерные

Особенность — наличие индивидуальных плунжеров для каждого цилиндра. Эти типы насосов бывают двух типов:

1. Тип V: устанавливается под углом 75-120 градусов в 2-х рядной конструкции;
2. Ряды: собирают в один ряд и кладут рядом друг с другом.

В рядных насосах топливо подается в форсунки двигателя по определенному алгоритму с использованием механической трансмиссии и кулачков. Последние управляют парой поршней и обеспечивают их движение.

Когда поршень опускается, топливо всасывается и давление повышается вверх, а затем подается топливо. Время открытия рассчитывается с помощью ЭБУ, который получает команды от нескольких датчиков, которые контролируют положение педали акселератора и частоту коленчатого вала.

В насосах с V-образным впрыском поршень перемещается вместе с направляющими, которые воздействуют на элемент втулки. Благодаря этому устройство занимает меньше места, имеет большую жесткость, более короткий распредвал и более высокое давление подачи топлива.

Распределительные

В таких топливных насосах высокого давления предусмотрен один или два поршня, которые подают топливо непосредственно в камеру сгорания. Количество цилиндров 4-12. Насосы высокого давления распределительного типа популярны в легковых автомобилях, так как они быстрее изнашиваются на грузовиках. Этот тип насоса чаще всего встречается на бензиновых двигателях.

Поршневой привод выполнен в виде вращающегося кулачкового механизма терминального типа с внешним приводом. Последний вариант наиболее популярен, так как для него требуется всего лишь пара поршней. Внешне приводные системы практически не используются из-за низкой надежности.

Поворотные приводы имеют только одну секцию подачи топлива и от двух до четырех пар поршней. Здесь нет отдельных втулок, потому что они выглядят как дырочки в распредвале ТНВД. Что касается особенностей работы, то они очень похожи на финальную версию.

Магистральные ТНВД системы Common Rail

Название предполагает, что этот тип насоса используется в системе CommonRail, что означает сбор топлива в топливной рампе перед его отправкой в ​​форсунки. Система имеет до трех плунжеров высокого давления. Поршневой механизм приводится в движение вращающимся валом и пружиной. В определенный момент кулачок воздействует на пружину, а также на поршень, что приводит к увеличению объема над поршнем.

Вышеуказанные действия приводят к вакууму в камере, открытию клапана и подаче топлива.

При повышении давления клапан закрывается и клапан движется в обратном направлении с параллельным сжатием топлива. При достижении необходимого уровня открывается специальный клапан и подается топливо.

Дозировка топлива в ТНВД

При изучении ТНВД двигателя необходимо учитывать особенности агрегата с позиции подачи топливной смеси. По принципу дозирования это:

• смешанный.
• устранять узкие места в поставках;
• с отсечкой в ​​финальной фазе;

На дизельных двигателях, как правило, применяется первый вид дозирования с остановкой и использованием перепускного клапана. Последний работает после повышения давления выше определенного уровня, отправляя определенную часть топлива в основной бак.

В ТНВД распределительного типа используется второй вариант с дросселированием. Здесь определенный объем смеси из основного контура направляется во всасывающий бак. Количество топлива регулируется муфтой или электромагнитным клапаном, который перемещает неподвижное кольцо в определенное положение.
Регулировка подачи топлива:

1. механический / электронный;
2. пружина (с закрытием дозатора).

В новых автомобилях для снижения расхода топлива используется ЭБУ, который следит за настройками насоса и сообщает об ошибках в случае неисправностей.

В его функции входит расчет дозировки для каждого клапана. После ремонта ТНВД данные стираются, что может потребовать новой настройки. Регулировку следует проводить с помощью специальных креплений и с привлечением специалистов.

Уровень давления и коэффициент сжатия

Эффективность топливного насоса зависит от правильной дозировки, правильного выбора времени подачи топлива в камеру сгорания и создания необходимого давления. Здесь выделены следующие параметры для различных ТНВД:

• На бензиновых двигателях — 3-11 МПа.
• Магистраль: до 135-200 МПа. Давление усилилось с развитием технологий и появлением новых поколений. Например, системы первого поколения работали при давлении 17–135 МПа, а последнее (4-е) — 23–200 МПа.
• Линейный — 55-135 МПа, в редких случаях от 15 МПа.

Важным моментом в работе дизельного двигателя является степень сжатия.

При расчете коэффициента учитывается отношение объема цилиндра (максимальный параметр) к размеру камеры, когда поршень находится вверху. Средняя степень сжатия составляет от 18: 1 до 22: 1. Эти показатели учитываются вместе с давлением ТНВД и другими параметрами двигателя.

ТНВД в Камазе

Грузовик Камаз занимает лидирующие позиции на российском рынке и значительно отстает от конкурентов в других странах мира. В основном в линейку легковых автомобилей входят грузовики с дизельными и турбированными двигателями. Функционально назначение ТНВД в Камазе не отличается от других грузовиков. В его обязанности входит подача топлива к форсункам, создание необходимого давления и дозировки, определение времени подачи и очистка топливной смеси.

В зависимости от модификации ТНВД Камаз может отличаться. Практически на всех автомобилях этого производителя используются двухрядные V-образные насосы. Конструктивно они имеют 8-секционную конструкцию, по четыре в ряду. Такие устройства работают по механическому принципу и в сочетании с коленчатым валом.

Конструктивно ТНВД КамАЗ состоит из следующих узлов:

• Толкатели плунжеров.
• Арматура: предназначена для слива / подачи топлива.
• Датчики, устройства контроля и управления топливным насосом.
• Корпус, который закрывает и защищает остальные узлы.
• Пружины — Помогают перемещать поршень в цилиндр и передавать энергию кулачка на толкатели плунжера.
• EM-клапан для закрытия процесса кормления.
• Базовый элемент (пара поршней) установлен в своих секциях.

Работоспособность этого КамАЗ-элемента обеспечивается работой электроники, которая обеспечивает своевременную подачу и оптимальное давление ТНВД. При этом снижается расход топлива, гарантируется его 100% сгорание и, как следствие, высокий КПД.

Топливный насос КамАЗ работает по следующему принципу:

• Воспламенение топлива.
• Поршень закрывает впускной клапан и увеличивает давление.
• Открытие всасывающего клапана и запуск нового цикла.
• Передача энергии от коленчатого вала к кулачку.
• Перемещение поршня с помощью пружин и его движение.
• Удалите излишки топлива и верните поршень в исходное положение.
• Стартер вращения распределительного вала и толкатели.
• Работа клапана форсунки и подача топлива.

Как видите, принцип работы ТНВД КамАЗ классический, что упрощает обслуживание и облегчает ремонт агрегата в случае поломки.

Использование насосов высокого давления в бензиновых двигателях

У многих автовладельцев существует стереотип, что ТНВД используется только на дизельных двигателях. Это не так, потому что высокое давление может также потребоваться в бензиновых двигателях внутреннего сгорания с прямым впрыском.

Например, на двигателях с системой GDI устанавливается топливный насос, когда топливо подается непосредственно в цилиндры. Такие двигатели требуют заправки качественным бензином с высоким октановым числом.

Не рекомендуется использование топлива с присадками, так как это может привести к ошибкам в работе ТНВД и снижению его КПД. Конструктивно механизм на моторах GDI состоит из следующих элементов:

• внутренняя полость;
• руководитель отдела сбыта;
• автоматическое продвижение впрыска бензина.
• регулирующий клапан низкого давления;
• разъем и бабочка для отвода топлива;
• EM клапан остановки подачи топлива;
• устройство регулятора вращения;
• насос низкого давления;

Ошибка многих владельцев бензиновых авто с ТНВД — экономия топлива, из-за чего дорогой механизм быстро выходит из строя.

На первом этапе образуются потертости поршней, а внутри можно заметить красноватый оттенок, похожий на коррозию. Первыми признаками неисправности могут быть снижение мощности и затруднение запуска. В этих случаях необходимо обратиться в СТО для ремонта. Подробнее на этих вопросах мы остановимся ниже.

Основные неисправности, их причины, ремонт ТНВД

Топливный насос — сложный агрегат, который может выйти из строя при работе. Как уже отмечалось, причиной проблем может быть низкий уровень топлива, и плунжеры поражаются первыми. В этом случае симптомы поломки очень похожи на характерные для двигателя.
Неисправность ТНВД проявляется следующими симптомами:

• потеря мощности;
• нестабильность ДВС на малых оборотах;
• подозрительные шумы и т д
• увеличение потребления;
• перегрев мотора;
• появление дыма в выхлопной системе;
• утечка топлива;

К основным причинам неисправности можно отнести:

• Проблемы с уплотнением и герметизацией ТНВД.
• Износ подшипников из-за дефекта или естественного старения.
• Повреждение возвратной пружины поршня.
• Уменьшенный люфт в парах поршней.
• Загрязнение топливного фильтра и, как следствие, попадание грязи в топливный насос.
• Ошибки в работе клапана ТНВД.
• Попадание воды в дизельное топливо, что приводит к снижению ресурса агрегата и необходимости замены ТНВД.
• Бедный дизель.
• Коррозия поршней из-за высокого содержания воды в топливе.
• Неисправность устройства: трещины, нарушение целостности подшипников, заедание гильзы поршня.

При подозрении на неисправность необходимо проверить наличие влаги в парах плунжеров, измерить в них давление и проверить датчики, подающие команды на ЭБУ. Кроме того, важно проверить систему на предмет утечек топлива и замерзания насоса. Наиболее эффективный контроль — в условиях АЗС, где для выполнения работ используется специальная опора.

В случае замены необходимо приобрести ТНВД и следовать инструкциям производителя. Для продления срока службы механизма рекомендуется:

• поддерживать высокий уровень топлива в баке;
• покупка качественного дизельного топлива;
• использование специальных присадок к некачественному дизельному маслу.
• ежегодная промывка топливной системы;
• использование зимнего дизеля в холодное время года;
• зимой прогрейте двигатель перед поездкой;
• своевременная замена топливного фильтра;

Вышеуказанные меры позволяют продлить срок эксплуатации ТНВД и обеспечить его нормальную работу.

Итог

трудно переоценить важность топливного насоса, который подает дизельное топливо или бензин под нужным давлением. Неисправности этого агрегата сразу сказываются на динамических характеристиках, расходе топлива и безопасности эксплуатации. Именно поэтому автовладельцу необходимо знать характеристики этого агрегата, принцип работы и распознавать поломки с течением времени.

Принцип работы ТНВД