Что такое ТНВД, как работает, устройство, виды, неисправности
Что такое ТНВД
ТНВД — это аббревиатура от «топливный насос высокого давления». Является неотъемлемой частью любой дизельной аппаратуры и предназначен для создания и распределения (на некоторых типах) необходимого давления топлива в магистрали перед впрыскиванием его форсункой.
От механического ТНВД к электронному
На сегодняшний день классический механический ТНВД, отвечающий как за генерацию давления, так и за распределение дизтоплива по форсункам, активно заменяется электронно-управляемым насосом, служащим только для создания давления в системе. Помимо этой общей функции, современный электронный ТНВД конструктивно имеет с устаревшими аналогами очень мало общего. Так, чисто механический топливный насос высокого давления не имеет никаких деталей и частей, которые контролируются и управляются электроникой. Тогда как современный ТНВД (их называют общим словом Common Rail), хотя и так же приводится механически от коленвала, параллельно регулируется командами блока управления. Форсунки механического и электронно-управляемого ТНВД также разительно отличаются. Подробнее устройство разных типов насосов будет описано далее.
Перед погружением в тему стоит сделать важное примечание. С технической точки зрения ТНВД применяется не только в дизельных двигателях. Например, бензиновые системы питания с непосредственным впрыском тоже имеют топливный насос высокого давления. Но его конструкция заметно отличается, а в обсуждении ТНВД почти всегда подразумевается именно дизельная аппаратура. О ней и пойдет речь.
Принцип работы ТНВД
Несмотря на разительные отличия механических и электронно-управляемых ТНВД, принцип действия и основные этапы работы у них во многом схожи. Алгоритм выглядит следующим образом.
- После того, как топливный насос низкого давления (ТННД) доставляет дизельное топливо из бака к топливной аппаратуре через фильтр, оно попадает к ТНВД.
- Кулачковый вал ТНВД, приводимый от коленчатого вала двигателя, толкает поршень плунжера.
- Плунжер перемещается в своей втулке как поршень в цилиндре, толкая поданное ТННД топливо и создавая тем самым очень высокое его давление в выходной магистрали.
Далее все зависит от устройства топливной аппаратуры. Если это классика, то дизель поступает к механическим форсункам, которые под действием давления открываются и впрыскивают топливо в объем перед камерой сгорания. В случае Common Rail после плунжера топливо идет в общую топливную рейку, из которой управляемые форсунки впрыскивают его непосредственно в камеру сгорания по сигналу блока управления.
Устройство ТНВД
Вне зависимости от устройства, любой дизельный ТНВД имеет в своем составе следующие детали и элементы.
- Механизм привода от коленвала мотора.
- Плунжеры. Могут иметь различное расположение и устройство, но всегда выполняют одну задачу: генерируют высокое давление. Именно плунжеры являются маленькими, но очень мощными насосами, задающими эффективность работы всей системе. В распределительных ТНВД плунжеры отвечают еще и за очередность подачи топлива к цилиндрам.
- Каналы высокого и низкого давления во втулке плунжера. Через них происходит подвод и отвод топлива.
Рядные и распределительные ТНВД в обязательном порядке имеют механическую систему регулирования частоты вращения, которая поддерживает задаваемые водителем (педалью газа) обороты коленвала. С одной стороны это не дает двигателю заглохнуть при нагрузке, с другой — предотвращают уход дизеля «в разнос». Это явление, при котором бесконтрольная подача топлива приводит к постоянному повышению оборотов, что приводит саморазрушению мотора.
Виды ТНВД
Так как дизельный двигатель в машиностроении и транспортной промышленности имеет самое широкое применение, различаются и виды топливной аппаратуры. Основных типов конструкции топливного насоса высокого давления три.
Рядный ТНВД
Предок всех последующих модификаций. Тем не менее, исправно несет службу на тяжелых дизельных установках (судовых, промышленных) и недорогой строительно-хозяйственной технике по сей день. Является самым неприхотливым типом ТНВД, практически безразличным к качеству топлива. Следуя названию, в рядном ТНВД плунжеры установлены в ряд и управляются единой рейкой, связанной с регулятором оборотов. Рейка, в зависимости от задаваемого регулятором режима работы, поворачивает все плунжеры на тот или иной угол. Плунжеры, в свою очередь, оснащены канавками, по которым к ним поступает топливо. В зависимости угла, на который рейка поворачивает плунжеры, меняется положение канавок — соответственно, они подают в магистраль высокого давления больше или меньше топлива.
Распределительный ТНВД
Более компактный, но и менее надежный вариант дизельной топливной аппаратуры. Главной особенностью классического распределительного ТНВД является наличие единого на всю систему плунжера, который двигается сразу в двух направлениях: вдоль и вокруг своей оси. Двигаясь вдоль плунжер создает требуемое давление топлива (ход задается регулятором оборотов), а поворачиваясь, распределяет его — последовательно открывая выход то к одной, то к другой магистрали на форсунки.
На многих дизельных двигателях можно встретить распределительные ТНВД с радиальным расположением плунжеров. В таких насосах от двух до четырех плунжеров, суммарное создаваемое ими давление выше, а момент и объем подачи топлива контролируется электронно-управляемым клапаном.
Магистральный ТНВД (Common Rail)
Самый современный и эффективный вид дизельных ТНВД на сегодняшний день. Частично или полностью вытеснил более устаревшие схемы практически повсеместно, от легковых автомобилей всех классов до тяжелых грузовиков. Плунжеров в таких ТНВД обычно несколько (два или три), а расположены они радиально — сходясь к оси приводного вала. Но главная особенность таких насосов в том, что каждый плунжер не подает топливо в магистраль форсунок, а накачивает его в общий объем — топливную рейку. Собственно название Common Rail, впервые примененное фирмой Bosch, и переводится как «общая рейка». Из этого объема каждая форсунка питается индивидуально, по сигналу компьютера открываясь в нужный момент и на нужную продолжительность. Кроме того, в магистральных ТНВД плунжеры не вращаются вокруг оси (т.к. им не нужно распределять топливо), а совершают только возвратно-поступательные движения, накачивая дизель в рейку.
Такое решение позволяет поддерживать в дизельной топливной рейке постоянное высокое давление — гораздо выше того, что может обеспечить классическая схема с индивидуальным нагнетанием от плунжера. Рабочее давление Common Rail составляет от 1500 до 2500 бар, что недостижимо для рядных и распределительных ТНВД. В свою очередь, сверхвысокое давление позволило расположить форсунку непосредственно в камере сгорания (еще одна особенность Common Rail). Этот фактор, а также точность электронно-управляемых форсунок, способствует более прецизионному распылению топлива. И, следовательно, повышению мощности, экономичности и экологичности.
Оборотной стороной эффективности магистральных ТНВД является сложность и дороговизна обслуживания и ремонта. К тому же, Common Rail не потерпит низкого качества дизтоплива, а ремонт топливной аппаратуры на порядок дороже всех прочих систем питания.
Неисправности ТНВД: как определить
Современную дизельную аппаратуру рядовому автовладельцу починить не под силу, да и точная диагностика вне условий сервиса едва ли возможна. Тем не менее, ряд признаков почти наверняка сообщит о неполадках с ТНВД или иными элементами дизельной топливной системы. В целом симптомы очень схожи с таковыми у бензиновых моторов.
- Затрудненный пуск двигателя. Особенно в холодное время года.
- Неровная работа на холостом ходу и под нагрузкой. Двигатель трясет, плавают обороты, при разгоне ощущаются провалы.
- Выхлоп становится более дымным и едким по запаху, цвет меняется на серый (в запущенных ситуациях — на черный).
- Повышается расход топлива.
Читайте также:
Коробка «автомат»: что это, принцип работы, как управлять Тормозной суппорт: как устроен и чем важен Передний привод: что это и чем отличается от заднего