Ремонт топливного насоса высокого давления дизельного двигателя

Ремонт топливного насоса высокого давления дизельного двигателя

Наряду с бензиновыми моторами, агрегаты на тяжелом топливе стали использоваться все чаще. Если в течение ХХ века дизель был в основном прерогативой грузовой автомобильной техники, то к концу века встретить дизельную легковушку было уже обычным явлением. Дешевизна топлива, экономичность, высокий крутящий момент на низких оборотах и простое устройство — эти принципиальные особенности закрепились за дизельными двигателями и остаются актуальными до сих пор. Тем не менее, система питания моторов на солярке имеет очень сложный и высокоточный узел — топливный насос высокого давления.

Содержание:

Система питания дизеля

Система питания дизельного двигателя с одной стороны немного проще, чем у бензинового инжекторного. Она может долго работать без регулировок, а также достаточно вынослива. Сердцем системы питания был и остается топливный насос высокого давления. В его задачи входит не только поддержание давления в системе питания, но и распределения дозированного топлива в камеру сгорания, а также регулировка момента впрыска топлива, аналогично бензиновой системе зажигания.

Как видим, функций у ТНВД более чем достаточно, поэтому и устройство агрегата очень непростое. Однако какого типа не применялся бы насос, основным его рабочим элементом есть плунжерная пара. Это высокоточное и очень технологичное устройство, которое представляет собой пару: плунжер, поршень, который нагнетает давление в системе, а также гильза или втулка, в которой работает плунжер. Пара изготавливается из самых высококачественных материалов и подлежит очень точной обработке, шлифовке и полировке для достижения максимально возможного плотного сопряжения, но при этом сохраняя возможность плунжера перемещаться возвратно-поступательно внутри гильзы или втулки.

Устройство и функции ТНВД

Прецизионное сопряжение между плунжером и цилиндром обеспечивают точное дозированное поступление топлива в форсунку, поэтому при малейшей неточности сопряжения, стабильность работы дизеля будет нарушена. Исходя из этого, очень важно контролировать качество фильтрации солярки, которая поступает в ТНВД, иначе пара просто выйдет из строя. Плунжеры и цилиндры каждой пары притерты индивидуально, а плунжеры замене и перестановке местами не подлежат.

По конструкции топливные насосы могут быть трех типов:

• рядный ТНВД;
• магистральный, наиболее современная конструкция;
• распределительный.

Самая старая конструкция — это рядные насосы. В них на каждый цилиндр приходилась свояплунжерная пара, поэтому ТНВД был громоздким, тяжелым и сложным в ремонте. Распределительный насос стал более современной конструкцией, поскольку в нем на несколько цилиндров приходится одна плунжерная пара. Магистральный насос высокого давления представляет собой одну плунжерную пару и нагнетает давление в топливный аккумулятор, откуда солярка распределяется по форсункам при помощи электронного управления.

Ремонт ТНВД

Ремонт топливного насоса высокого давления дизельного двигателя осуществляется только в специализированных центрах при наличии соответствующего оборудования и инструментов, а также специально подготовленного технического персонала. Если топливные насосы старого образца еще могли обслуживаться и ремонтироваться силами предприятий и ремонтных баз, то магистральные и распределительные насосы требуют для регулировки ТНВД и планового ТО очень точного и дорогого оборудования, которое могут позволить себе только глобальные бренды, такие, как немецкая Бош.

Основными поломками ТНВД и признаками того, что ему необходим ремонт, как правило, становятся:

• громкая и неравномерная работа дизеля по всем диапазонам оборотов;
• резкая потеря мощности;
• невозможность или затрудненный пуск на горячую.

Как правило, после появления этих симптомов следует обращаться на диагностику. Однако бываюти крайние случаи, когда в виду использования некачественного топлива, возникает клин плунжера или полная потеря работоспособности. В результате этого давление в топливной системе падает, двигатель попросту не может запуститься.

Необходимость регулировки и планового ТО

После ремонта в обязательном порядке проводится доводка и регулировка ТНВД на нескольких специальных стендах, которые устанавливают правильный момент впрыска топлива, опережение впрыска, количество подаваемого топлива на форсунки или в топливную рампу. При проведении регулировок некорректно, двигатель также не может работать правильно. Он выбрасывает черный дым под нагрузкой, наблюдается перерасход топлива, двигатель не может развивать номинальную мощность.

Только квалифицированный и грамотный ремонт ТНВД и точная регулировка по заводским номиналам могут обеспечить нормальную работу дизельного двигателя. Удачных всем дорог и чистого топлива!

Топливный насос высокого давления (ТНВД)

Изобретение ТНВД

После изобретения Рудольфом Дизелем, его двигатель с мировым именем, в силу своей громоздкости и малооборотности, стал использоваться в тяжелой промышленности, судостроении и в других областях, где вес не имел большого значения. Инженеры во всем мире продолжали работу над двигателем. Дизельный двигатель был эффективен и в то же время экономичен. Но для массового использования требовались серьезные доработки.

Малооборотность дизеля объяснялась способом подачи топлива. Дизельное топливо вдувалось под действием сжатого воздуха и было необходимо наличие громоздкого дополнительного компрессора, который не позволял уменьшить вес и габариты двигателя. Одним из инженеров, который смог создать систему для подачи топлива, стал Роберт Бош.

В 1922 он предложил схему, которая уже в следующем году была разбита на десять отличающихся друг от друга проектов топливного насоса высокого давления (ТНВД). После нескольких лет испытаний, в 1925 году был принят окончательный проект ТНВД. В 1927 году началось производство топливных насосов высокого давления по проекту Боша. Идея Роберта Боша дала толчок к развитию поколения дизельних машин. Топливная аппаратура нашла своё широкое применение на грузовых авто. Кстати, первой машиной на дизеле стал грузовик Benz 5K3, а первым легковым Mercedes – Benz 260D с 50 л.с.

ТНВД сегодня

На сегодняшний день, топливный насос высокого давления или как его обычно сокращенно называют ТНВД — основной компонент дизельного двигателя. Наиболее известные производители ТНВД — BOSCH, Denso, Zexel, Lucas, Delphi и другие.

Задача ТНВД в определенный момент времени подать определенное количество топлива под необходимым давлением. За количество впрыснутого топлива отвечает регулятор, за время впрыска отвечает распределительный вал — он крутится, кулачки давят на плунжера и происходит впрыск. Главная составляющая топливного насоса — плунжерная пара. Говоря простым языком, это длинный цилиндр и поршень, близко подогнанные друг под друга с очень маленьким зазором (поэтому в случае поломки меняется вся пара целиком).

Типы ТНВД

ТНВД делятся на три основных типа (есть и подтипы, но сегодня поговорим об основных):

Схема работы распределительного ТНВД такова — с помощью одной плунжерной пары горючее нагнетается для всех цилиндров, то есть как бы распределяется (отсюда и название — распределительный). Плюсы этого типа ТНВД наряду с остальными — его вес, размер, более ровная подача топлива — за счет этого ставится на легковых автомобилях. Но из-за большой загруженности срок его службы значительно ниже его собратьев.

Распределительный ТНВД

Схема рядного ТНВД отличается от распределительного. Здесь для каждого цилиндра горючее нагнетает своя плунжерная пара. Среди плюсов — высокая надежность, долговечность, могут работать на дизельном топливе низкого качества, устанавливаются на грузовики, на легковых авто уже не ставят начиная с 2000 года.

Рядный ТНВД

Магистральный ТНВД — система подачи топлива, чаще всего в жизни используется название Common Rail. Отличие от предыдущих систем в том, что здесь топливо с помощью насоса нагнетается не в камеру сгорания, а в топливную рампу. Оттуда топливо уже идет к цилиндрам. За впрыск здесь отвечает электромагнитная форсунка, открываемая по команде бортового компьютера. Такой ТНВД может иметь одну и несколько плунжерных пар и приводиться в действие от кулачковой шайбы или вала.

Магистральный ТНВД

Ремонт и регулировка ТНВД — сложная задача, требующая теоретической и практической подготовки. Ремонтами топливных насосов занимаются специализированные сервисы, с наличием знаний опыта и самое важное — с наличие специальной аппаратуры. В домашних условиях, при возникновении большинства неисправностей в работе дизельного оборудования — это сделать невозможно.

Что такое ТНВД?

В статьях на сайте Vodi.su мы используем различные аббревиатуры. Так, в недавнем материале про ремень ГРМ мы рассказывали, что ремень генератора передает вращение от коленчатого вала на различные агрегаты, в том числе и на ТНВД. Что скрывается под этим сокращением?

Эти буквы означают: топливный насос высокого давления, очень важный агрегат, который устанавливается практически на все современные авто. Сначала его применяли исключительно на силовых агрегатах, работающих на дизельном топливе. На сегодняшний день его можно найти и в бензиновых двигателях с распределенным типом впрыска.

Зачем нужен ТНВД?

Если поворошить историю автомобилестроения, то можно увидеть, что за распределение горючего по цилиндрам сначала отвечал карбюратор. Но уже с начала 80-х годов XX века его начали вытеснять инжекторные системы. Все дело в том, что у карбюратора имеется один существенный недостаток — с его помощью невозможно подавать в камеры сгорания поршней четко отмеренные порции топливно-воздушной смеси, из-за чего расход был высоким.

Инжектор обеспечивает индивидуальную подачу смеси в каждый из цилиндров. Благодаря данному фактору машины стали потреблять меньше горючего. Это стало возможным благодаря широкому применению ТНВД. Отсюда приходим к выводу, что основное предназначение топливного насоса — это подача необходимых порций ТВС в цилиндры. А поскольку насос этот напрямую связан с коленвалом, то при падении оборотов объемы порции уменьшаются, а при разгоне наоборот увеличиваются.

Принцип работы и устройство

Устройство может показаться сложным на первый взгляд:

• плунжерные пары, состоящие из плунжера (поршня) и цилиндра (втулки);
• к каждой плунжерной паре подается топливо по каналам;
• кулачковый вал с центробежной муфтой — вращается от ремня ГРМ;
• толкатели плунжера — на них давят кулачки вала;
• возвратные пружины — возвращают плунжер в исходное положение;
• нагнетательные клапаны, штуцеры;
• зубчатые рейки и всережимный регулятор, контролируемые педалью газа.

Это схематическое, самое простое описание рядного ТНВД. Зная устройство, не сложно догадаться, как вся эта система функционирует: кулачковый вал крутится, его кулачки давят на толкатели плунжера. Плунжер поднимается по цилиндру. Давление повышается, из-за чего открывается нагнетательный клапан и через него топливо течет к форсунке.

Чтобы объем смеси соответствовал режимам работы двигателя, применяют дополнительное оборудование. Так, благодаря вращению плунжера, к форсункам направляется не вся топливная смесь, а лишь ее часть, остатки же уходят через сливные каналы. Центробежная муфта опережения впрыска применяется для подачи топлива на форсунки в точный момент времени. Также используется всережимный регулятор, связанный через пружину с педалью газа. Если вы давите на газ, в цилиндры впрыскивается больше топлива. Если же держите педаль в стабильном положении или ослабляете, количество смеси уменьшается.

Стоит отметить, что в более современных авто все регулировки осуществляются не механическим способом от педали, за объемами впрыска следит электроника, связанная с различными датчиками. Если, например, вам нужно разогнаться, подаются соответствующие импульсы на исполнительные устройства, и поступает строго отмеренный объем топлива в цилиндры.

Виды

Данная тема достаточно обширна. Выше мы описали лишь самый простой рядный тип ТНВД. Автопромышленность же не стоит на месте и сегодня повсеместно применяются разные типы насосов высокого давления:

• распределительные — имеют один или два плунжера для подачи смеси на топливную рампу, плунжерных пар здесь меньше, чем цилиндров в двигателе;
• Common Rail — система магистрального типа по принципу похожая на распределительные ТНВД, но отличается более сложным устройством и высоким давлением подачи горючего;
• ТНВД с гидроаккумулятором — ТВС поступает с насоса в гидравлический аккумулятор, а потом распыляется через форсунки по цилиндрам.

Что интересно, именно обыкновенные рядные ТНВД признаны наиболее надежными и долговечными. В свою очередь системы типа Common Rail отличаются очень сложным устройством и строгими требованиями к качеству ДТ. ТНВД с гидроаккумулятором вообще не получили широкого применения.

Конечно, благодаря использованию в системах типа Common Rail форсунок с электромагнитными клапанами, которые работают по сложным программам, такие двигатели отличаются экономичностью. Дизельные моторы данного типа потребляют буквально 3-4 литра ДТ даже в городе.

Но и обслуживание слишком дорого обходится:

• регулярная диагностика;
• применение дорогого моторного масла, рекомендованного производителем;
• если в топливе будут хоть малейшие механические частицы и абразивы, то прецизионные детали и плунжерные пары очень быстро выйдут из строя.

Поэтому мы рекомендуем заправляться лишь в сетях проверенных АЗС качественным дизелем, если у вас авто с системой Common Rail.

Что такое ТНВД и его роль в работе двигателя

Топливный насос высокого давления (Injection pump в английских источниках) — узел системы питания автомобиля. Родоначальник ТНВД — Роберт Бош. Изначально устанавливался исключительно на дизельных силовых агрегатах. На легковых машинах стал использоваться с конца 30‐х годов XX века. Современные автогиганты применяют этот технически сложный блок на бензиновых моторах, имеющих распределенный впрыск топлива.

Что такое ТНВД и для чего он нужен?

ТНВД — что это такое в машине? Условно можно сравнить с сердцем человека — узел, обеспечивающий бесперебойную циркуляцию крови (топлива) по организму (топливной системе). На деле назначение блока несколько шире:

• точное дозирование подаваемого топлива, где величина порции зависит от нагрузки;
• нагнетание топлива в форсунки;
• определение момента впрыска горючего в цилиндры.

Преимущество ТНВД перед карбюратором заключается именно в возможности подачи точно отмеренной порции топливно‐воздушной смеси в камеры внутреннего сгорания. Это решение позволяет снизить расход топлива. Насос напрямую связан с коленчатым валом: при разгоне порции увеличиваются, при падении оборотов — уменьшаются.

Так как работа дизельных агрегатов сопряжена с высокими нагрузками, то подача солярки производится под высоким давлением, обеспечивающим полное сгорание. Бензиновые моторы работают при значительно меньшей нагрузке. Поэтому использование топливного насоса целесообразно в системах с прямым впрыском горючего (не имеющих впускного коллектора).

Подводя промежуточный итог, можно сказать: что такое ТНВД в автомобиле — это способ увеличить КПД двигателя, снизить расход потребления топлива.

Устройство и принцип работы

Схематически устройство простого рядного ТНВД можно представить следующим образом:

• поршень (плунжер), сопряженный с цилиндром (втулкой), которые работают как единое целое — плунжерная пара;
• канавки для подачи топлива к плунжерным парам;
• кулачковый вал с центробежной муфтой; вращение вала происходит посредством ремня ГРМ;
• толкатели плунжера, на которые давит кулачковый вал;
• возвратные пружины, обеспечивающие возврат плунжера;
• клапаны нагнетательные;
• штуцеры;
• рейки зубчатые;

Представляя устройство узла, несложно понять его принцип работы, схожий с работой двухтактного ДВС:

• вращается кулачковый вал;
• кулачки вала давят на толкатели плунжера;
• происходит движение плунжера по цилиндру;
• повышение давления приводит к открытию нагнетательных клапанов;
• топливо поступает через клапан к форсункам.

Конструкция насоса предусматривает подачу к форсункам не всей воздушно‐топливной смеси, но только строго определенной порции. Остатки отправляются в сливные клапаны. Центробежная муфта обеспечивает подачу дизельного горючего в конкретный момент. Всережимный регулятор необходим для определения количества смеси: давление на педаль газа увеличивает объем, ослабление — уменьшает.

От механики к электронике

Механические насосы постепенно вытесняются агрегатами с электронной начинкой. Устройство и принцип работы узлов отличается тем, что все происходящие в ТНВД процессы регулируются электроникой. Здесь обеспечение максимально точного количества смеси, моментальная реакция на малейшее изменение динамики. Механическим насосам такие параметры недоступны. Электроника позволила снизить циклы нестабильного сгорания топлива, уменьшить нестабильность работы дизеля на холостом ходу.

Следующий шаг — двухфазный впрыск топлива, обеспечивающий полноту сгорания. Следствие — уменьшение выброса в атмосферу токсичных продуктов и увеличение КПД двигателя. При этом система контролирует:

• положение педали газа;
• частоту вращения распредвала двигателя;
• температуру двигателя (охлаждающей жидкости);
• скорость движения;
• величину подъема иглы форсунки;
• давление наддува воздуха;
• температуру воздуха на впуске;
• работу свечей накаливания.

ТНВД с электронными блоками управления снабжены программами самодиагностики, значительно расширяющими возможности использования насосов. Так, при возникновении ряда отказов система будет работать, обеспечивая движение транспортного средства. Полный отказ происходит при выходе из строя микропроцессоров.

Виды ТНВД

В машиностроении используются следующие виды ТНВД:

• рядные;
• распределительные;
• магистральные.

По принципу действия ТНВД делят:

• непосредственного действия с механическим приводом плунжера;
• с аккумуляторным впрыском.

Конструкция агрегатов различна, но неизменным является основной рабочий узел — плунжерная пара.

Рядные ТНВД используются на тяжелых и средних грузовиках, активно применяются в машиностроении. Неоспоримое преимущество — способность функционировать на топливе низкого качества. Простота конструкции — это надежность и неприхотливость в обслуживании. В рядных моделях количество плунжерных пар соответствует количеству цилиндров. Недостаток — громоздкость.

В распределительных насосах одна или две плунжерные пары (зависит об объема двигателя) обслуживают все цилиндры. Такая схема позволяет значительно уменьшить габариты и массу узла и обеспечивает равномерную подачу топливной смеси. Применяют агрегаты этого типа на легковых автомобилях. Популярные модели — Bosch, Lucas. Распределительные ТНВД различаются по исполнению кулачкового привода: торцевой, внутренний или внешний. Последний вариант практически не производится. Недостаток распределительных насосов — недолговечность.

Магистральные ТНВД имеют отличную от предыдущих вариантов схему. Нагнетание топлива производится плунжерами (от одного до трех), приводимыми в движение кулачковой шайбой либо валом. Дозирующий клапан отвечает за регулировку подачи топлива. Открытие и закрытие клапана обеспечивается электроникой. Агрегаты этого типа используются в топливной системе Common Rail.

Как понять, что ТНВД неисправен

Производители постоянно улучшают качество насосов, проводя испытания агрегатов в сборе и отдельных элементов. Но от возникновения неполадок никто не застрахован. Протестировать ТНВД, напичканный электроникой, без специального оборудования и программного обеспечения не представляется возможным. Как же понять, что проблемы возникли именно с этим узлом? Общие признаки таковы:

• резкое увеличение расхода топлива;
• проблемы с запуском двигателя;
• выхлопные газы черного цвета;
• едкий запах и повышенная дымность выхлопа;
• регулярное соскальзывание ремня ГРМ;
• утечки топлива;
• падение мощности ДВС;
• нестабильная работа мотора на холостых обортах.

Основная причина поломок — загрязнение плунжеров насоса (некачественное топливо, смазка и т. д.). Опасна для микронных допусков плунжера и вода, которая может содержаться в горючем.

Подводя итоги, можно сказать, что при соблюдении несложных правил эксплуатации (своевременный сервис, использование качественных ГСМ), ТНВД — надежный узел, позволяющий экономно расходовать топливо.