Що таке ТНВД і його роль в роботі двигуна
Зміст
Переважна більшість сучасних автомобілів оснащуються інжекторними паливними системами. Є модифікації, в яких бензин розпорошується форсункою у впускному колекторі. Бувають і моделі, в яких паливо розпорошується відразу в циліндри двигуна.
Дизельні агрегати працюють не так, як бензинові ДВС. У них дизель подається в уже стислу середу в циліндрі. Щоб порція палива безперешкодно була розпорошена, потрібен такий механізм, як паливний насос високого тиску.
Розглянемо особливості такого механізму, його модифікації і ознаки несправності.
Що таке ТНВД і для чого він потрібен?
Механізм, який скорочено називається ТНВД, - це частина паливної системи дизельного двигуна, але зустрічаються також моделі і для бензинових силових агрегатів. Єдина відмінність паливного насоса дизельного двигуна - в тому, що натиск, який їм формується набагато вище бензинового аналога. Причиною тому є принципові особливості роботи агрегату. В циліндрах дизельного двигуна спочатку повітря стискається до такого ступеня, що відбувається його нагрівання до температури займання палива.
Коли поршень досягає верхньої мертвої точки, форсунка розпилює пальне, і воно запалюється. Форсунки потрібно подолати величезний тиск. Щоб система працювала справно, насос повинен створити більший натиск, ніж в циліндрах.
Крім згаданої функції насос також повинен подавати паливо порційно, в залежності від режиму роботи силового агрегату. Цей параметр визначається з урахуванням обертання коленвала. У сучасному автомобілі даний процес контролюється електронним блоком управління.
Історія розробки та вдосконалення
Вперше даний пристрій було розроблено в 1930-х роках Робертом Бошем. У легкових автомобілях ТНВД почали активно використовувати у другій половині того ж десятиліття.
Так як перші бензинові мотори оснащувалися карбюраторами, то в такому механізмі потребували тільки дизельні агрегати. В наші дні бензинові мотори з системою безпосереднього вприскування також мають насос подібного типу (карбюратор вже зустрічається вкрай рідко - тільки в машинах старого покоління).
Хоча принцип роботи насоса практично не змінився, сам механізм зазнавав багаторазові модернізації і поліпшення. Причиною тому - підвищення норм екологічності та продуктивності ДВС. Спочатку використовувався механічний ТНВД, проте він був не економічним, що призводило до об'ємним викидів шкідливих речовин. Сучасні електронні насоси показують відмінну економічність, що дозволяє транспорту вписуватися в рамки екологічних норм і задовольняють водіїв скромного достатку.
Конструкція насоса високого тиску
Існує велика різноманітність модифікацій ТНВД бензинового двигуна, а також дизельного аналога. Однак в більшості випадків основними елементами механічного насоса є:
- На вході перед насосом встановлений фільтр;
- Плунжерний поршень, розміщений в циліндрі - т.зв.. плунжерні пара;
- Корпус, в якому зроблені поглиблення - по ним подається паливо в плунжерні пару;
- Вал з кулачком і відцентровою муфтою. Даний елемент з'єднаний зі шківом газорозподільного механізму за допомогою пасової передачі;
- Штовхачі приводу плунжерній пари;
- Пружини, які повертають назад плунжерний поршень;
- Клапани нагнітача;
- Регулятор режимів - пов'язаний з педаллю газу;
- Клапан обратки ТНВД (через нього в обратку подається зайве паливо);
- Насос низького тиску (підкачує в насос паливо).
Як вже було сказано, на зміну механічних насосів поступово приходять електронні модифікації через їх економічності і ефективності. Сам механізм складно ремонтувати і регулювати. Електронні насоси оснащуються власним блоком управління, а також декількома електронними клапанами та датчиками.
Більшість електронних ТНВД мають власну систему діагностики, завдяки чому пристрій адаптується під виникли несправності і помилки. Це дозволяє пристрою справно працювати навіть при виході з ладу одного з датчиків. Повністю такий насос перестає працювати тільки в разі поломки мікропроцесора.
Принцип роботи
ТНВД працює за принципом двотактного двигуна. Завдяки обертанню вала з кулачками приводиться в рух плунжерний поршень. У подплунжерное простір надходить солярка, яка далі йде в магістраль.
Детальніше про принцип роботи плунжерній пари розповідається в відео:
У порожнині створюється тиск, завдяки чому відкривається нагнітальний клапан. За паливопроводу дизпаливо надходить до форсунки і відбувається його розпорошення. Насос до форсунки подає тільки частина палива. Через зливний клапан залишок повертається в паливний бак. Щоб при відкритті нагнітача з системи паливо не поверталося назад, в ній встановлюється зворотний клапан.
Момент уприскування визначається відцентровою муфтою. Регулятор режиму (або всережімний регулятор) визначає кількість що подається порції. Цей елемент пов'язаний з педаллю газу. Коли водій її натискає, регулятор збільшує обсяг порції, а коли відпускає - кількість зменшується.
В електронних моделях всі процеси контролюються блоком управління. Електроніка розподіляє момент подачі палива, його кількість з обліку динаміки автомобіля. У таких паливних системах менше деталей, що підвищує стабільність і надійність механізму.
Електронні ТНВД здатні розділити порцію на дві частини, завдяки чому забезпечує більш ефективне згорання і плавний хід поршневої групи. Як наслідок - менше токсичності вихлопу і підвищення віддачі мотора. Для забезпечення двофазного упорскування блок управління насосом фіксує:
- Натиснення педалі акселератора;
- Обороти розподільного вала ГРМ;
- Температуру в системі охолодження двигуна;
- Швидкість самого автомобіля;
- Тиск, що створюється турбокомпресором;
- Роботу форсунок;
- Спрацювання свічок накалу.
види ТНВД
Паливні системи бувають трьох типів:
- Моновприск. Це найперша модифікація. Представником спочатку був карбюратор. У його порожнині готували паливно-повітряна суміш і подавалася у впускний колектор. Трохи пізніше такі системи замість карбюратора отримали одну форсунку, яка виробляє уприскування палива у впускний колектор, де відбувається змішування його з повітрям;
- Багатоточкове уприскування. Це вже різновид инжекторной системи. Для кожного циліндра на впускному колекторі встановлюється індивідуальна форсунка. Впорскування проводиться теж у впускний колектор, тільки максимально близько до впускного клапану;
- Безпосередній впорскування. Як випливає з назви системи, паливо розпорошується безпосередньо в циліндри в момент, коли повітря в них вже стиснутий поршнем.
Всього існує три види подібних механізмів, які можуть використовуватися в даних типах паливних систем:
- рядний;
- розподільчий;
- Магістральний.
рядний ТНВД
Рядний ТНВД складається з декількох насосів, укладених в один корпус. Кожен з них обслуговує окрему форсунку. Дана модифікація використовувалася в старих дизельних моторах. Робота всього механізму жорстко залежить від приводу ГРМ.
Рядна модифікація використовується вже досить тривалий період. Навіть деякі сучасні автомобілі (вантажівки) оснащені такими насосами. Причина - їх висока надійність і невибагливість до якості дизеля.
Працює рядна система наступним чином. Плунжерная пара приводиться в рух завдяки повороту коленвала. Один оборот кулачкового вала насоса відповідає двом оборотам колінчастого вала двигуна.
Плунжерний механізм через клапан відсічення палива ТНВД відокремлює частину пального від загальної магістралі і стискає її в напірної частини системи. Обсяг порції регулюється зубчастої планкою, пов'язаної з педаллю газу. У машинах з ЕБУ вона регулюється сервоприводом, що реагує на сигнали від блоку управління.
Момент уприскування визначається частотою обертання коленвала. У механізмі встановлені дві напівмуфти, які розділені пружинами. Коли обороти мотора підвищуються, пружини стискаються, завдяки чому вал насоса трохи провертається, що призводить до зміни кута випередження впорскування.
ТНВД розподільного типу
На відміну від попередньої модифікації дана модель має менші розміри. Також він відрізняється стабільністю роботи. Існує кілька модифікацій розподільних насосів. Бувають плунжерні і роторні види. Також вони розрізняються між собою типами приводу - внутрішнє, торцеве або зовнішнє розташування кулачків.
Привід із зовнішнім розташуванням кулачків не відрізняється стабільність і надійністю. Тому якщо є можливість, то краще зупинитися на двох інших типах.
Такі насоси швидше зношуються, так як один плунжерний механізм в них обслуговує всі форсунки групи. В цьому відношенні у рядних аналогів є переваги. Завдяки невеликим розмірам розподільні ТНВД встановлюються в паливних системах легкових автомобілів і невеликих вантажівок.
магістральний ТНВД
На відміну від двох попередніх модифікацій магістральний насос створює напір в єдиній магістралі - так звана паливна рейка. Вона служить акумулятором, в якому підтримується постійний тиск палива.
Завдяки меншій кількості розподільних механізмів дана модифікація зарекомендувала себе, як найнадійніша. Ремонт ТНВД магістрального типу не відрізняється особливою складністю. Обсяг порції регулює електромагнітний дозуючий клапан. Такі насоси стоять в системах паливної рейки Common Rail.
Чи буває ТНВД на бензиновому двигуні?
Хоча основне застосування ТНВД - в дизелях, багато сучасних бензинові мотори також працюють завдяки подачі палива під високим тиском. Дані механізми застосовуються в ДВС з безпосереднім уприскуванням.
Бензинові мотори GDI вимагають установки таких насосів. По суті, дана система є гібридною версією, яка поєднувала в собі конструкцію бензинового ДВС з принципом роботи дизельного агрегату. Єдина відмінність - займання не відбувається за рахунок температури стисненого повітря, а завдяки свічок запалювання. У таких моторах використовується рядна модифікація.
Основні несправності
Хоча ТНВД відрізняються своєю конструкцією, є кілька важливих правил, яких повинен дотримуватися автовласник, щоб насос прослужив відведений йому термін:
- Більшість насосів вибагливі до якості палива, тому необхідно дотримуватися вимог, установлених виробником для конкретного насоса;
- Через складність конструкції і навантажень, які виявляються на механізми, насоси високого тиску потребують регулярного обслуговування;
- Всі обертові і деталі, що труться повинні бути добре змазаними, тому вкрай важливо дотримуватися рекомендацій виробника по вибору мастильних матеріалів.
Якщо не дотримуватися цих правил, пристрій швидше прийде в непридатність, через що потрібна буде його заміна або дорогий ремонт.
Про несправності ТНВД свідчать такі чинники (при справних інших системах, несправності в яких можуть мати подібні прояви):
- Чорний дим у вихлопі і, як наслідок, більш токсичні викиди в навколишнє середовище;
- Збільшення витрати палива (за рахунок витоків палива);
- Падіння потужності ДВС;
- В процесі роботи двигуна чутні шуми від насоса;
- Утруднений запуск двигуна;
- Ремінь ГРМ часто зісковзує;
- Нестабільні обороти двигуна.
Найпоширеніша несправність в таких елементах паливної системи - вихід з ладу плунжерній пари. Найчастіше це відбувається через неякісне пальне - на поверхнях накопичується наліт, що утруднює рух деталей. Також причиною виходу з ладу механізму є вода, яка часто конденсується в паливному баку. З цієї причини не рекомендується залишати авто з порожнім баком на ніч.
Ремонт насосів високого тиску
Якщо відремонтувати звичайний бензонасос не складає труднощів - достатньо купити ремкомплект і замінити зношені деталі, то ремонт і настройка ТНВД - дуже складна процедура. Навіть визначити, в чому причина несправності, без додаткової апаратури неможливо. Нерідко самодиагностика сучасних блоків управління не допомагає.
Часто буває, що симптоми поломки паливного насоса ідентичні несправностей в газорозподільному механізмі або в системі вихлопу. З цих причин не рекомендується самостійний ремонт ТНВД. Для цього краще звернутися за допомогою до спеціалізованого сервісного центру.
Додатково дивіться відео з усунення дефектів і ремонті ТНВД:
Питання та відповіді:
Які типи ТНВД? Рядний подає паливо в циліндри різними плунжерами. Магістральний – в акумулятор чи рампу. Розподільний – одним плунжером на всі циліндри однаковою мірою.
Як працює ТНВС дизеля? Він ґрунтується на принципі роботи плунжера. У насосі над плунжерною парою є резервуар, який закачується паливо і тримається під тиском.
Навіщо потрібен ТНВД на дизелі? Солярка повинна надходити в циліндри під тиском, що перевищує показник компресії у кілька разів. Тільки плунжерна пара здатна створити такий тиск.
