ТНВД: виды, диагностика, типовые неисправности
ТНВД или топливный насос высокого давления — один из наиболее сложных и специфичных элементов современных дизельных двигателей. Помимо данного типа моторов, такие узлы используются в инжекторных силовых агрегатах, у которых организована подача бензина напрямую в цилиндры.
Значительная стоимость насоса обуславливается сложностью его изготовления, связанного с необходимостью использования высокоточного производственного оборудования. От качества и стабильности работы топливного насоса высокого давления зависит функционирование всего силового агрегата, так как он отвечает не только за нагнетание горючего, но и за дозирование порций смеси и их подачу к распылителям в заданное время.
Что собой представляет?
ТНВД является одним из основных узлов системы топливоподачи дизельных двигателей и предназначается для своевременной подачи порции смеси в камеру сгорания. Особенностью такого горючего является зависимость качества воспламенения от уровня оказываемого давления.
Действия стандартной поршневой системы в данном случае оказывается недостаточно, так как требуется довести давление до показателя в 150 Мпа и более. Для обеспечения этого условия и используется специфический ТНВД для дизельных силовых агрегатов.
С появлением промышленной версии систем типа Common Rail, в которых контроль распылителей осуществляется с помощью электроники, функционал насоса ограничился одним действием – контролем уровня нагнетаемого давления.
Конструкция
Чаще всего ТНВД размещается в пространстве под капотом недалеко от силового агрегата. У большинства дизельных двигателей иностранного производства трубопроводы систем топливоподачи от насоса к форсункам изготавливаются из металла, что также уменьшает количество вероятных мест их монтажа. Конструкция данного узла включает в себя два основных элемента: цилиндр малого диаметра и расположенный в нем поршень (плунжер), образующие в сочетании плунжерную пару. Этот элемент насоса изготавливается из качественной стали, способной выдержать нагрузки при высоком давлении, и требует максимальной точности при производстве, так как для работы плунжерной пары необходимо обеспечить минимальный зазор между ее деталями (прециозное сопряжение).
Промежуточным элементом, который непосредственно объединяет ТНВД с цилиндрами, является форсунка, размещающаяся нижней частью в камере сгорания и распыляющей порции топлива. Точный момент воспламенения регулируется углом опережения и контролируется электронными системами автомобиля.
Разновидности
В конструкции современных дизельных двигателей используются топливные насосы высокого давления (ТНВД) нескольких типов.
РядныйЭтот тип конструкции характеризуется надежностью и длительными сроками эксплуатации. Смазка насосов данного класса производится моторным маслом, что обеспечивает их совместимость с дизелем низкого качества. Рядные конструкции устанавливаются на силовые агрегаты с раздельными камерами сгорания и комплектуются плунжерными парами в соответствии с числом цилиндров. Поршни насоса приводятся в движение кулачковым валом, который соединен с коленвалом двигателя. Перманентное прижатие плунжера к кулачку обеспечивается с помощью пружин.
Система имеет следующий принцип действия: вращение кулачкового вала смещает поршень, который перекрывает каналы впуска и выпуска. Одновременно с этим в камере повышается давление, открывающее нагнетательный клапан и порция горючего отправляется к конкретной форсунке.
За дозирование объема топлива в новых моделях отвечает электроника, а в старых двигателях это свойство обеспечивалось поворотом поршня на некоторое количество градусов внутри цилиндра. Механизмом, отвечавшим за данную операцию, служила шестерня, соединенная с зубчатой рейкой и подведенная к педали газа. Корректировка впрыска при изменении нажатия на акселератор производилась через муфту с грузиками, расходящимися под влиянием центробежной силы и обеспечивавшими необходимый угол опережения, в зависимости от оборотов мотора.
РаспределительныйЭта конструкция характеризуется более плавной и стабильной работой, а также меньшими габаритами в сравнении с предыдущим вариантом. Топливные насосы высокого давления распределительного типа включают в себя следующие модификации:
- Роторные или плунжерные
- С кулачками внутреннего, торцевого или наружного размещения
Данный вариант конструкции оснащается парой плунжеров, которые обслуживают все камеры сгорания.
При этом поршни совершают количество оборотов, равное числу цилиндров в конкретном двигателе, что обуславливает перманентно высокий уровень нагрузки на детали и их ускоренный износ, относительно аналогов рядного типа.
Этот тип конструкции характеризуется наилучшей управляемостью процессов воспламенения среди существующих аналогов и используется в двигателях с системой Common Rail. Максимальный контроль за горением смеси обеспечивается, благодаря подаче дизеля не напрямую в камеру сгорания, а в рампу (магистраль), выполняющую функцию предварительного аккумулятора. Такое технологическое решение дало возможность разделить процессы впрыска смеси и формирования необходимого давления. Работа насоса контролируется электронными системами управления.
ТНВД данного типа имеют наибольшую эффективность и считаются вершиной эволюции в своем классе. В различных моделях двигателей применяются насосы с различным количеством (от 1 до 3) плунжерных пар.
Помимо этого, система может оснащаться гидравлическим приводом, подающим горючее через специальные клапаны. Такое конструктивное решение позволяет наиболее точно отрегулировать дозировку.
Принцип работы
Схема топливного насоса высокого давления (ТНВД) дизельного двигателя включает в себя поршень и нагнетательный клапан. Получая импульс от коленвала силового агрегата через передачу, кулачковый вал вращается и «набегает» на муфту, которая движется в направлении форсунки, увеличивая давление в порции горючего над поршнем. Одновременно с этим перекрывается впускной тракт. После достижения необходимой степени давления нагнетательный клапан открывается, и дизель попадает в форсунку. При движении вниз оставшееся горючее удаляется через винтовой канал, прорезанный в корпусе плунжера. При этом полость в поршне в определенный момент оказывается на одном уровне с выпускным трактом и процедура повторяется.
За управление ТНВД в современных силовых агрегатах отвечают электронные блоки.
Аппаратура получает данные от контроллеров температуры, вращения вала, температуры охлаждающей жидкости, горючего и др., на основании чего формирует командные сигналы. Основываясь на заложенных в память оптимальных алгоритмах работы и поступающей информации, электронные блоки регулируют циклы подачи и угол опережения.
В зависимости от конкретного двигателя в его конструкцию могут быть включены дополнительные узлы, предназначенные для контроля работы насоса.
Признаки и причины неисправности
В подавляющем большинстве случаев, причиной ремонта систем топливоподачи дизельных двигателей становится низкое качество применяемого топлива и смазочных материалов. Попадание в плунжерную пару или форсунки инородных частиц и пыли практически гарантированно выводит их из строя. Наиболее легко отслеживаемыми признаками возникновения проблемы являются:
- Затрудненный запуск
- Увеличившийся расход горючего
- Явные провалы мощности
- Увеличившаяся дымность
- Появление посторонних звуков при работе мотора
Одной из самых распространенных причин возникновения неисправностей считается естественный износ плунжерной пары.
Микронные зазоры начинают увеличиваться, в них образуется нагар, что приводит к сбоям в системе.
Еще одной распространенной ситуацией являются перебои в подаче горючего, причиной которой могут стать:
- Уменьшение пропускной способности распылителей
- Критический износ зубцов на рейке или клапанов
- Механические повреждения втулки
- Истирание металла поршня
- Диагностика и ремонт
В связи со сложностью конструкции, диагностика состояния систем топливоподачи дизельных двигателей требует использования специализированных стендов и предъявляет жесткие требования к профессиональному опыту механиков. Эта операция чисто технически не может быть выполнена в сервисе «гаражного» уровня. При возникновении перебоев в работе силового агрегата необходимо немедленно обратиться в дизель-центр, оснащенный соответствующим оборудованием. Корректно проведенная диагностика дает возможность отследить стабильность давления, равномерность подачи горючего, степень износа деталей и их остаточный ресурс, а также иные факторы, влияющие на качество работы ТНВД, форсунок и периферийных устройств.
Системный подход позволяет владельцу сэкономить на ремонте, своевременно меняя износившиеся детали и заранее планируя дальнейшие работы.
Необходимо учитывать, что причиной неполадок могут являться электронные блоки управления и датчики, транслирующие неверные данные при полной исправности механических узлов. Ложная информация, поступающая в бортовой компьютер, приводит к генерации некорректных управляющих сигналов. Определить точную причину неполадки в домашних условиях практически невозможно. Даже в том случае, если владелец в состоянии собственными силами разобрать насос, самостоятельная установка новых деталей связана с риском поломки всего, весьма дорогостоящего, узла. Ремонтом ТНВД должны заниматься только работники профессиональных техцентров.
Вне зависимости от результатов диагностики, продлить срок эксплуатации насоса и топливопровода позволит тщательный контроль качества горючего и степени чистоты фильтра. Избыточное засорение может стать причиной образования нагара даже при заправке стабильно хорошим дизелем.
Работа ТНВД дизельного двигателя – ПРОТРАК
Большой ассортимент запчастей и масел в наличии
Оплачивайте как вам удобно — нал/безнал/рассрочка!
Компетентные продавцы подберут оптимальный вариант цена/качество
Удобное расположение магазинов на выезде из города
ТНВД расшифровывается как топливный насос высокого давления. Главной задачей этого сложного устройства является подача топлива в дизельный ДВС под большим напором и строго в определенный момент.
ТНВД включает в себя корпус, который изготавливается из алюминиевого сплава АЛ9, и плунжерную пару, состоящую из маленького цилиндра и стержня. Плунжерная пара изготавливается из высокопрочной стали марки 25Х5МА. Все детали должны строго соответствовать заявленным параметрам.
На всех этапах проектирования, изготовления и сборки соблюдаются принципы сверхвысокой точности.
Управление работой топливного насоса полностью автоматизировано. На такте рабочего хода, который был описан выше, солярка под давлением не менее 150 мегапаскалей (МПа) поступает на специальные распыляющие устройства ‒ форсунки.
Количество подаваемого дизтоплива и время его впрыскивания определяются в зависимости от частоты вращения коленвала. При увеличении нагрузки за счет нажатия педали “газ” в двигатель поступает расчетный объем топлива, который необходим для бесперебойной работы мотора.
Важной задачей форсунок, помимо осуществления непосредственной подачи топлива в цилиндр, является обеспечение надежной герметизации камеры сгорания. Для многоцилиндровых двигателей используются насосы-форсунки, которые устанавливаются в каждый цилиндр по отдельности.
Работа форсунок двигательного двигателя производится от кулачка распределительного вала через толкатель, а подача и слив топлива происходит через специальные каналы в головке блока.
Для оптимизации процессов подачи топлива используется современная технология «Сommon Rail», которая обеспечивает своевременный впрыск солярки под давлением. Данная технология основывается на управлении электромагнитными клапанами форсунок от электронного блока управления с микропроцессором.
Топливный насос, как и другие элементы дизельного ДВС определяют эффективность работы транспортных агрегатов, а значит нуждаются в регулярной диагностике на предмет возможных неисправностей. Автомобилистам и владельцам других транспортных средств с дизелями необходимо своевременно осуществлять техобслуживание и проводить анализ работы систем двигателя для обеспечения безопасности дорожного движения.
Стоимость капитального ремонта дизельного двигателя определяется исходя из марки автомобиля и его параметров. Более подробно вы можете уточнить по телефонам, или обратившись к нашим специалистам по адресу:
СТО ПРОТРАК — Грузовой сервис и грузовой магазин:
г. Екатеринбург, Полевской тракт 19 км, дом 16 (база №16)
Тел.: 8 (800) 511-58-20 многоканальный
график работы: пн-пт: 10:00-22:00 сб-вс: выходной
Оставить отзыв о нашей работе
Что такое дизельный ТНВД?
Насос для впрыска дизельного топлива представляет собой устройство, которое нагнетает дизельное топливо в цилиндры дизельного двигателя под высоким давлением, создавая самовоспламенение и сгорание топлива.
Традиционно в обычном четырехтактном дизельном двигателе ТНВД вращается с половинной частотой вращения коленчатого вала. Его синхронизация такова, что топливо впрыскивается точно перед верхней мертвой точкой такта сжатия цилиндра. В традиционном дизельном двигателе нет системы зажигания — зажигание, подача топлива и синхронизация выполняются самим ТНВД. В более поздних двигателях количество топлива и синхронизация регулируются электронным управлением и соленоидами или электрическими клапанами.
В ранних дизельных насосах использовалась рядная компоновка с рядом кулачковых инжекторных цилиндров, расположенных в линию, как в миниатюрном рядном двигателе. Поршни имеют постоянный объем хода, а объем впрыска регулируется вращением цилиндров относительно отсечного отверстия, которое совпадает со спиральной прорезью в цилиндре. Когда все цилиндры вращаются одновременно, они одновременно изменяют объем впрыска, чтобы увеличить или уменьшить мощность двигателя.
Встроенные насосы по-прежнему используются в больших многоцилиндровых двигателях, таких как двигатели грузовых автомобилей, строительных установок, стационарных двигателей и сельскохозяйственных транспортных средств.
Для использования на легковых автомобилях и легких грузовиках был разработан роторный насос или насос-распределитель. В нем используется цилиндр с одним впрыском, приводимый в движение осевым кулачковым диском, который впрыскивает топливо в отдельные топливопроводы через поворотный распределительный клапан. Более поздние воплощения, такие как насос Bosch VE, изменяют момент впрыска в зависимости от скорости вращения коленчатого вала, чтобы обеспечить большую мощность при высоких оборотах коленчатого вала и более плавную и экономичную работу при более медленном вращении коленчатого вала. Некоторые варианты VE имеют систему, основанную на давлении, которая позволяет увеличить объем впрыска по сравнению с нормальным, чтобы позволить двигателю с турбокомпрессором или нагнетателем развивать большую мощность в условиях наддува.
Все инъекционные насосы включают губернатора, чтобы сократить подачу топлива, если коленчатый вал RPM вызывает ущерб двигатель — тяжелые части дизельных двигателей не терпят переполнены, и катастрофные ущерб может произойти, если они перегружены.
Механические насосы постепенно выводятся из эксплуатации в соответствии с международными директивами по выбросам, а также для повышения производительности и экономичности. С 19В 90-х годах промежуточным этапом между полным электронным управлением были насосы, в которых использовались электронные блоки управления для управления некоторыми функциями роторного насоса, но по-прежнему механически синхронизировались и приводились в действие двигателем.
В четырех- и пятицилиндровых двигателях VW/Audi TDI первого поколения использовались эти насосы до перехода на насос-форсунки. Эти насосы использовались для обеспечения лучшего контроля и усовершенствования впрыска в автомобильных дизельных двигателях, поскольку в 19-м году они перешли от непрямого впрыска к гораздо более эффективным, но по своей сути менее совершенным двигателям с непосредственным впрыском.90-е. ЭБУ могли даже изменять демпфирование гидравлических опор двигателя, чтобы улучшить качество. BOSCH VP30 VP37 VP44 являются примерами насосов.
С тех пор были широко распространены дизельные системы Common Rail и системы непосредственного впрыска с электронным блоком. Они позволяют развивать более высокие давления и гораздо более точно контролировать объемы закачки и использовать несколько стадий закачки по сравнению с механическими системами.
Современные системы Common Rail, хотя и работают по тому же принципу, что и предыдущие насосы, управляются электронным «мозгом», который открывает каждую форсунку электрически, а не механически. Это было широко прототипировано в 1990-х годов, и дизайн был приобретен немецкой компанией BOSCH для завершения разработки и доработки для автомобильных приложений. Насос постоянно подает топливо под экстремальным и постоянным давлением в коллекторную трубу, соединяющую все форсунки (общая магистраль). Форсунки открываются и закрываются точно в нужное время электронным блоком управления для эффективной работы. Для получения дополнительной информации о форсунках см.
ЗДЕСЬ
Эта система дешевле в производстве и имеет меньше движущихся частей, чем традиционные рядные или распределительные насосы, а подачу топлива можно контролировать и постоянно изменять с помощью дроссельной заслонки, частоты вращения двигателя, воздуха для горения и датчиков выбросов.
Как встроенные дизельные насосы работают
Дом>
1NEWS> Как встроенные дизельные насосы работают
Eletetron Performance
APR 4, 2022
.
Поскольку мы рассмотрели работу роторных ТНВД с электронным управлением, насосов с радиальными поршнями, а затем систем впрыска насос-форсунка и более поздних систем Common-Rail, кто-то указал, что мы не охватили Рядные ТНВД для дизельных двигателей . Мы этого не сделали, потому что рынок автомобилей с двигателями, использующими рядный ТНВД с электронным управлением, настолько мал, что это не влияет на нашу компанию, которая занимается электронным тюнингом (дизельных и бензиновых).
Первым автомобилем, который приходит на ум, в котором используется эта система впрыска с электронным управлением, является Mercedes 250td с 5-цилиндровым двигателем 2500, 4 клапанами на цилиндр и мощностью 150 л.с. Речь идет об автомобиле из 1990-х годов, прямой конкурент BMW 525tds, и Audi A6 2.5TDI V6 с той же мощностью, что и Mercedes. На этой модели фактически установлен встроенный впрыскивающий насос с электронным управлением . Проблема в том, что на момент написания статьи другие в голову не приходят… в любом случае, мы здесь, чтобы сообщить, как работает такой ТНВД, так что приступим…
Это тип впрыска насос, который очень подходит для модульности. Это означает, что насос имеет часть, в которой приводной вал с его 9Установлен регулятор минимума-максимума 0069 и центробежный регулятор опережения . После этого различных насосных агрегатов может быть 3, 4, 5, 6 и т. д., что означает, что эти насосы легко адаптируются к архитектурам, подходящим для двигателей с регулируемыми (и многими) цилиндрами.
Как и в случае с другими системами впрыска, сегодня от этой отказываются в пользу системы Common Rail. Однако давайте посмотрим, как работает этот тип насоса. Мы упомянули о проблеме раннего впрыска: по мере увеличения оборотов двигателю необходимо опережать момент впрыска, чтобы успеть сжечь распыленное дизельное топливо. ТНВД включает (в полностью механических версиях без электронного управления) центробежный регулятор , способный опережать (в зависимости от оборотов) положение распределительного вала, приводящего в движение различные насосы, примерно на 15-20°. Второй центробежный регулятор воздействует на подачу впрыска, чтобы поддерживать холостой ход двигателя и ограничивать максимальную скорость двигателя.
Ступень впрыска и подачи в рядных ТНВД
Фаза впрыска в этом типе насоса создается положением кулачков, расположенных на распределительном валу самого насоса. Каждый кулачок управляет насосным элементом, который создает давление впрыска для одного цилиндра двигателя.
Подача определяется вращением элемента, который действует как байпас на насосный элемент. При минимальной подаче байпас открывается после очень короткого хода насосного элемента, а при высокой подаче байпас открывается после более длинного хода насосного элемента.
Избыток дизельного топлива попадает в канал регенерации дизельного топлива низкого давления, который повторно направляется на вход насоса. Различные механизмы, регулирующие (вращающие) подачу дизеля, соединены с реечной тягой , которая одновременно перемещает все регуляторы различных насосных агрегатов (4-6-8-10 и т.д., в зависимости от типа насоса). . Эта зубчатая рейка приводится в движение двумя элементами: педалью акселератора и регулятором холостого и максимального холостого хода . На двигателях с турбонаддувом дополнительный элемент на рядном насосе состоит из пневматический клапан , соединенный небольшой трубкой с контуром наддува. Эта система предназначена для обогащения подачи впрыска по мере увеличения давления турбонаддува.
Эта система аналогична той, что используется в
В рядных ТНВД с электронным управлением отсутствует центробежный регулятор холостого хода и максимальной скорости, поскольку управление подачей (и, следовательно, холостой ход и ограничение числа оборотов) делегировано ЭБУ (или EDC) двигателя. блок управления, воздействующий на насос посредством электрического управления PWM (например, на некоторых ТНВД John Deere). То же самое относится к любым рядным ТНВД, в которых ступень впрыска также контролируется электронным блоком управления впрыском. Кроме того, в этом случае, как с роторные инжекторные насосы с электронным управлением (если вы хотите узнать больше по этой теме, прочитайте статью https://seletron.com/it/news/83_funzionamento-centraline-aggiuntive-vp37, в которой объясняется, как именно этот тип насоса работает в деталь), имеется датчик, определяющий положение подачи дизеля и обеспечивающий ЭБУ необходимой обратной связью в качестве контура обратной связи для точного управления этим параметром.
Чип-тюнинг несколько дополнительных узлов для рядных ТНВД действуют на значения этого датчика, чтобы изменить обратную связь и соответственно увеличить подачу впрыска (таким образом, крутящий момент и мощность). Другие элементы управления блоком настройки чипа могут быть на датчике давления наддува, чтобы ограничить пиковые показания ECU или EDC. Следовательно, его функция заключается в предотвращении восстановления ЭБУ двигателя и не обязательно в качестве активной функции для повышения производительности. Даже в прошлом этот тип ТНВД не получил широкого распространения в автомобилях. Рядные ТНВД широко использовались на тяжелых грузовиков s и транспортных двигателей в целом, а также
Что ж, надеемся, мы утолили жажду любопытства тех, кто сегодня снова следует за нами.