Что такое ТНВД? Радости и печали дизельного мотора

Дизельный двигатель надёжен и не беспокоит владельца по пустякам. Но если здесь что-то ломается, то это серьёзный удар по семейному бюджету. Одним из самых дорогостоящих узлов «дизеля» считается топливная система, во главе с насосом ТНВД. Страдает она от некачественной солярки, халатности собственника и банального износа. Далее расскажем: что такое ТНВД; какие виды насосов существуют; типичные признаки их неисправности и причины поломки.

Что такое ТНВД и кто его изобрёл

ТНВД – это топливный насос высокого давления. Он подаёт солярку напрямую к форсункам или в накопительную рампу. Первый вариант широко применялся на дизельных двигателях до 2000-х гг. Сейчас производители моторов отдают преимущество системе Common Rail (коллектор впрыска). Изобрёл ТНВД Robert Bosch в 1927 г. Промышленник-новатор оснащал новинкой «дизели» грузовиков. Для легковушек серийный ТНВД появился позже, в 1963 г. Долгое время насосы высокого давления были похожи на однорядные двигатели. Затем появились компактные аналоги: V-образные и роторные модели.

Виды ТНВД

Машиностроительные компании, такие как: Honda Motor Company, Daimler AG, General Motors, Cummins Inc., Scania AB, Hyundai Motor и другие, используют в производстве 3 вида ТНВД:

1. Рядный.
2. Распределительный.
3. Магистральный.

Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, поэтому применяется в моторах различной техники: от легковых машин, автобусов и грузовиков, до экскаваторов и океанских судов. Однако, любой из перечисленных представителей имеет в конструкции постоянный модуль – плунжерную пару.

Рядный

Традиционно устанавливается на мощные двигатели: грузовиков, спецтехники и кораблей. Неприхотлив, прост и понятен в обслуживание. В отличие от более современных аналогов, не так капризен к качеству дизтоплива. Главный признак рядного ТНВД – количество плунжерных колодцев соответствует числу цилиндров (форсунок). На легковых машинах «рядники» почти не встречаются из-за негабаритных параметров.

Распределительный

Компактный насос ТНВД для легковушек, включая микроавтобусы и внедорожники. В его конструкции может быть от 1-й до 4-х плунжерных пар, способных эффективно обслужить все цилиндры. Классифицируется распределительный ТНВД на 2 подвида по исполнению кулачкового привода:

1. Торцевой,
2. Роторный.

Оба имеют общий недостаток – недолговечность. Средний ресурс 100 – 150 тыс. км. Основные поставщики распределительных ТНВД на авторынок: Bosch, Lucas, Delphi, Mefin, Rotor Diesel, Stanadyne, Perkins, Zexel, Fiat.

Магистральный

Представитель семейства ТНВД для топливной системы Common Rail (common рейка). Внешне похож на роторный аналог и оснащён 1 – 3 плунжерами. Отличается от других насосов функцией подачи топлива в цилиндры: накачивает солярку в рейку, где горюче аккумулируется и равномерно раздаётся по форсункам. Излишки солярки возвращаются из рейки и форсунок в бак. Наибольшее распространение получили насосы производителей: BOSCH, DELPHI, DENSO и SIEMENS.

Общее устройство ТНВД

Топливный насос высокого давления – это самостоятельный агрегат, напоминающий автомобильный двигатель в миниатюре. Его корпус изготовлен из чугуна, стали или алюминия, – зависит от конструктивных особенностей ДВС, вида ТС и эксплуатационных условий. Рядный ТНВД схематично выглядит так:

1. Узкий высокий корпус (блок).
2. Внизу блока размещён кулачковый вал.
3. Вал соединяется с плунжерами (поршнями).
4. Сверху насос накрыт крышкой (головкой).
5. В крышке есть отверстия под штуцеры для каждого плунжерного колодца.

Сбоку ТНВД часто пристроен насос низкого давления. Это помпа, позволяющая вручную накачать топливо из бака.

Дополнительные агрегаты ТНВД

Значительным по важности узлом, передающим крутящий момент от двигателя к ТНВД, является муфта опережения впрыска. Она меняет угол опережения впрыска, на основании оборотов мотора. Принцип действия муфты построен на механизме центробежной силы. В устройство узла входят:

1. Ведущая полумуфта.
2. Ведомая полумуфта.
3. Опорные шпильки грузов.
4. Стяжные пружины грузов.
5. Грузы.

Кроме муфты, в ТНВД есть всережимный регулятор (клапан давления). Он работает через электрический или гидравлический усилитель. Обеспечивает изменение количества подачи топлива в зависимости от режимов работы мотора: запуск; изменение оборотов; скачки нагрузки; остановка.

Принцип действия рядного и распределительного ТНВД

Словосочетание «высокое давление» подсказывает, что насос работает в режиме нагнетания. Это происходит следующим образом:

• Кулачковый вал крутится от привода.
• Кулачки толкают плунжеры в колодцах.
• Плунжеры нагнетают топливо к форсункам.
• Форсунки впрыскивают горючее в цилиндры.

Излишки солярки, не попавшие из форсунок в камеру, возвращаются в бак по обратной магистрали.

Принцип действия магистрального ТНВД системы Common Rail

Common Rail (общая рейка) самая молодая система впрыска. Технология разработана специалистами фирмы Bosch. Здесь ТНВД нагнетает солярку в общую рейку, откуда она раздаётся по трубкам к форсункам. Форсунки здесь используются 2-х видов: электрогидравлические или пьезофорсунки. Они дозировано подают горючее в цилиндры с помощью электроклапанов и пьезокристаллов.

От механики к электронике

Системы электронного управления агрегатами автомобиля постепенно замещает механические приводы. Аппаратура ТНВД не стала исключением. Теперь насосы комплектуются блоками, контролирующими качество топливовоздушной смеси и процессы подачи солярки в камеры сгорания. Отчасти, моторы от выиграли от инновационных технологий. Электронная аппаратура точнее настраивает процессы впрыска, что повысило динамические характеристики. Но вместе с этим, оборудование стало сложным в обслуживании, а стоимость двигателей и ремонта существенно выросла.

Вдобавок к этому, мировая борьба за экологию заставляет инженеров разрабатывать моторы с низким выбросом вредных веществ в атмосферу. Такая тенденция способствовала выпуску ТНВД с двухфазным впрыском топлива. Он заключается в разделении цикловой подачи на две порции: предварительную и основную. Блок управления сам определяет, какой режим выбрать, руководствуясь данными с датчиков о таких параметрах, как:

1. Стадия свечей накала.
2. Положение дросселя.
3. Температура двигателя.
4. Температура входящего воздуха.
5. Частота вращения распредвала / коленвала.

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя с электронным блоком управления может провести самодиагностику. Для этого он снабжён диагностической программой. Цифровые «мозги» оперативно перенастраивают подачу топлива, если какие-либо элементы системы, датчики и прочее, выйдут из строя. Но, если сгорит сам микропроцессор, то блок ТНВД перестанет контролировать процессы и мотор откажется запускаться.

Как понять, что ТНВД неисправен

Устройство топливного насоса высокого давления включает в себя ряд механических и электрических компонентов. В общей сложности это более 100 наименований деталей. Если хоть одна из них износится, начнёт сбоить, или сломается, то с подачей топлива начнутся проблемы. Как правило, вы сможете это почувствовать по следующим признаками:

• Двигатель запускается с трудом.
• Пропала былая тяга и динамика.
• Появились провалы, рывки, толчки.
• Чувствуется запах солярки в салоне.
• Плавают обороты на холостом ходу.
• Заметно увеличился расход топлива.
• Потемнели или посветлели выхлопные газы.
• Ремень ГРМ систематически соскальзывает со шкива.

Конечно, все перечисленные симптомы могут свидетельствовать также об износе распылителей, сбоях в форсунках и датчиках. Поэтому, более точный диагноз сможет поставить только диагност СТО.

Что может поломаться?

Чаще всего в ТНВД ломаются трущиеся детали. В первую очередь изнашиваются плунжерные пары (цилиндр и стакан). Из-за высокой серности и водянистости российской солярки, их поверхность коррозирует, вследствие чего появляются эрозии и насос не может работать надлежащем режиме. Во-вторую очередь здесь ломаются рейки, различные рычажки, пружины и клапаны. Иногда «сюрпризы» преподносят ослабевшие хомуты, исхудавшие медные прокладки штуцеров, разгерметизированные трубки и шланги. Не исключение электроника, – она также становится причиной проблем с ТНВД.

В корейских CRDI Hyundai Motor есть хроническая болезнь – металлическая стружка. Она забивает все отверстия топливной системы, от бака до форсунок, наносят колоссальный вред всем деталям контура. Как появляется стружка? Очень просто. Многие автовладельцы меняют топливный фильтр, а затем пытаются запустить мотор на завоздушенной системе. Считают, что движок сам прокачает топливо. В этот момент сухой ТНВД начинает гнать стружку. После этого, процесс стружкообразования не остановить.

Дозировка топлива ТНВД

Миссия ТНВД – точное дозирование топлива и его подача к форсункам под высоким давлением в определённый момент времени. Способы дозировки бывают 3-х видов:

1. С отсечкой в конце подачи топлива.
2. С дросселированием на впуске.
3. Комбинированный.

Первый тип дозировки часто встречается на «рядниках» и V-образниках». Второй, – на распределительных и магистральных ТНВД. Третий, – на всех видах насосов, где регулируется центробежной муфтой и электромагнитным клапаном.

Уровень давления и коэффициент сжатия

Инженеры разрабатывают любой дизельный двигатель с поиском подходящих параметров насоса. Одной из важной характеристики является уровень давления. Между рядными и магистральными ТНВД он существенно различается.

Дополнительно к параметрам давления, учитывается соотношение максимального объёма цилиндра к степени сжатия (объём пространства между головкой и поршнем в верхней мёртвой точке, куб/см). Его среднее значение должно быть 18:1 и 22:1.

Ремонт ТНВД

Все три вида ТНВД: рядный, распределительный и магистральный, – сегодня широко используются в машиностроении. Несмотря на существенные конструкционные отличия, ремонтные работы по ним очень схожи. Поэтапно они выглядят так:

1. Очистка.
2. Разборка.
3. Дефектовка и сортировка деталей.
4. Диагностика причин неполадок.
5. Оценка стоимости ремонта.
6. Ремонт.
7. Сборка.
8. Регулировка.
9. Испытания.

Демонтированный насос размещается на очистном стенде, где его тщательно отмывают от грязи составами на основе керосина, а затем продувают сжатым воздухом. Затем ТНВД размещается на ремонтном стенде, где его разбирают и дефектуют детали. В ходе этого процесса мастер диагностирует причину поломки. Затем оцениваются детали, требующие замены, и составляется заказ наряд. Если проблемы в плунжерных парах, то следует их заменить новыми, так как восстановленные они часто крошатся и губят всю топливную аппаратуру.

По окончании работ

После сборки, ТНВД устанавливается на регулировочный стенд, где его настраивают на оптимальный режим работы. Профессиональная регулировка способствует повышению мощности двигателя и снижению расхода топлива. Перечисленные характеристики автомобиля способны приятно удивить владельца и доставить ему удовольствие от эксплуатации.

Использование насосов высокого давления в бензиновых двигателях

ТНВД нашли себе нишу даже в сегменте бензиновых моторов. Как правило, это заряженные версии серийных машин с мощными двигателями, где требуется высокое давление. Такие автомобили маркируются значком GDI (Gasoline Direct Injection) что в переводе означает непосредственный впрыск бензина. Среди корейских бензиновых моделей ТНВД встречается на Kia: ProCeed GT-Line, XCEED, Sportage GT Line 2.4 GDI; на Hyundai: i30 1.6 T-GDI (GD), Tucson 3 (TL), Veloster 2 (JS).

Эксплуатация бензиновых моторов с насосами высокого давления требует особого внимания к качеству топлива. Низкооктановый сюда уже не зальёшь. А использовать присадки крайне не рекомендуется, они вызывают ошибки ЭБУ.

Бензиновый ТНВД тоже эволюционировал. Их насчитывается уже 3 поколения:

1. Односекционный семиплунжерный.
2. Трехсекционный одноплунжерный.
3. Таблетка.

Последний вариант бывает 2-х модификаций: с регулятором давления внутри ТНВД; с регулятором, вынесенным в обратную магистраль.

Типичная конструкция бензинового ТНВД первого поколения:

Основные неисправности бензинового ТНВД 2 и 3 поколения, возникают по причине несвоевременного планового ТО по замене топливных фильтров тонкой и грубой очистки. Заявленный производителем ресурс 200 000км, без его ремонта. При этом, плунжерная пара в насосе находится в хорошем состоянии, изнашиваются в основном пластинчатые клапана. Первые признаки неисправности ТНВД: трудный запуск мотора и потеря мощности.

Резюме

Топливный насос высокого давления (ТНВД) – это сердце двигателя. Он требователен к качеству топлива и квалифицированному обслуживанию. Ремонтируйте машину в аккредитованном СТО, и тогда риски проблем с ТНВД будут максимально снижены.

Видео: Ремонт Киа Соренто, дизель, замена топливного насоса ТНВД