Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления

То́пливный насо́с высо́кого давле́ния (ТНВД) — неотъемлемый элемент любой системы впрыска топлива, подающей топливо непосредственно в цилиндр поршневого ДВС. По смыслу своего названия ТНВД предназначены для создания в топливной магистрали такого давления, которое по своей величине всегда должно быть гораздо больше давления в цилиндре двигателя, что необходимо для нормальной работы всех подобных систем впрыска топлива. Величина создаваемого давления — в диапазоне от 200 до 2000 бар. Конструктивно всегда является плунжерным насосом объёмного принципа работы с приводом от вращающихся элементов самого ДВС.

Признаки неисправностей

Вероятные признаки возникновения проблем у насосов высокого давления таковы:

• наличие посторонних звуковых проявлений, свидетельствующих о некорректной работе механизмов;
• имеются заметные подтекания топлива;
• динамика разгона и функционирование отличаются отсутствием плавности работы;
• произошло повышение потребления топливного материала;
• повышенная концентрация вредных веществ в составе отработанных газов, неполнота сгорания топлива (причиной является сбой настроек насоса);
• прекращение подачи питания на форсунок (возникает вследствие появления дефектов составных частей).

Признаки неисправностей насоса высокого давления

Большинство признаков появления неисправностей топливного насоса для большинства типов и видов одинаковы либо очень схожи. К ним относятся следующие симптомы:

1. резкое увеличение потребления топлива;
2. работа мотора становится нестабильной, особенно на небольших оборотах;
3. проблемы при пуске мотора, крайне чувствительно в холодные периоды года;
4. уменьшение мощности авто;
5. увеличение задымления из выхлопной трубы;
6. вытекание солярки из ТНВД;
7. увеличение шума при работе мотора.

Автовладельцы с большим опытом отмечают еще один явный признак нарушений в работе плунжера насоса – на холостом ходу «горячий» двигатель может заглохнуть без видимых на то причин. Запуск его невозможен пока насос не охладится до нормальной температуры. «Холодный» мотор запускается нормально.

Как установить ТНВД на дизель

На машинах с дизелем сначала устанавливается промежуточный фланец с приводом. При этом часть с пазами ставят в регулировочный механизм насоса. Регулировочный болт будет находиться внутри паза.

Дальше нужно зажать фланец в нейтральном положении на три болта. То есть, болты нужно прикручивать по центру.

Насос промывают и ставят по меткам, меняя положение слепого зуба. Придется отрегулировать механизм, чтобы плунжер стоял в нейтральном положении.

Если индикатор отсутствует, двигатель нужно прокручивать вручную на 15 градусов до верхней мертвой точки на первом цилиндре. Два кулачка распредвала должны оказаться направлены вверх. Они будут немного не доходить до ВВТ, на шкиве будет 15 градусов до ОТ. То есть, первый поршень на первом цилиндре начинает сжатие, и в этом момент происходит впрыск. Если шкалы с градусами нет, придется повернуть коленвал на глаз и поставить метку.

Далее крепят три шпильки, на которых будет держаться насос.

К промежуточному приводу крепится через муфту вторая часть — сам насос.

К ТНВД подключают индикатор, нужно, чтобы при прокручивании двигателя на ОТ стрелка прибора пошла от отметки 0 — нижней точки плунжера до 0,90.

Проверить правильность измерений можно по меткам. Распредвал и коленвал окажутся в мертвой точке, а насос будет отрегулирован точно.

В конце к насосу подключают все трубки, подачу, обратку. Также необходимо прикрепить обводной и натяжной ролики, чтобы поставить по меткам ремень ГРМ.

Мой дорогой дизель: почему ломаются ТНВД, и как их чинят

С момента окончательной прописки дизельных моторов на легковых автомобилях не только владельцы, но и мастера с небольшой опаской смотрели на это «чудо техники». Да, выигрыш на топливе и на тяге очевиден – но что будет, если мотор сломается? Особенностью всех без исключения двигателей на тяжелом топливе является прецизионность сборки самых ответственных деталей, а также величина рабочего давления – разумеется, если мы говорим о современных моторах. Глядя на нормо-часы в сервисе, касающиеся ремонта и обслуживания топливной аппаратуры, каждый невольно задастся вопросом: «Стоит ли игра свеч?». И да, и нет.

С одной стороны, вы получаете неимоверно производительный ДВС с паровозной тягой и уменьшенным расходом, с другой – необходимость повышенного внимания к качеству топлива, более частой замене топливного фильтра и довольно большим расходам в случае необходимости ремонта или замены элементов системы. Но если первая чаша весов все же перевесила, и вы стали обладателем автомобиля «на дизеле» с системой Common Rail, то стоит посмотреть, как ремонтируются элементы этой системы. Сегодня мы выясним, как выполняется ремонт ТНВД.

Кратко об устройстве

Common Rail : это словосочетание у всех на слуху, и многие даже знают, что это такое. Говоря простым языком, это не что иное, как система впрыска дизельного топлива из общей магистрали непосредственно в цилиндр двигателя под очень высоким давлением (1 600 – 1 800 бар). Некоторые скажут: но ведь дизтопливо уже давно впрыскивается непосредственно, в чем же особенность? Ответ лежит на поверхности, в самом названии: это «единая магистраль».

Раньше, до появления Common Rail, дизтопливо под давлением, создаваемым ТНВД (топливным насосом высокого давления) отправлялось сразу к форсунке, через которую впрыскивалось в цилиндр. В новой же системе насос нагнетает топливо в топливную рампу, которая сама по себе является аккумулятором – а уже от рампы топливо по трубкам подводится к форсункам.

Благодаря подобной схеме получается, что все форсунки имеют в своем распоряжение топливо под одинаковым давлением в любое время и в любом количестве – причем давление это довольно высокое. Оно необходимо для лучшего распыления и, следовательно, смешивания топлива с воздухом, а значит, для более полного сгорания. Все это – звенья цепи, ведущей к повышению эффективности работы ДВС.

Почему нельзя было обойтись без общей топливной рампы? Чтобы ответить себе на этот вопрос, попробуйте надуть до максимального размера воздушный шарик за один присест. Если вы кит, то справитесь без проблем. Если же вы человек, то придется или очень постараться, или просто сделать несколько вдохов и выдохов. Так и здесь: систему питает небольшой насос высокого давления с малыми потерями на трение, но с возможностью накачать 1600 бар в трубку, называемую топливной рампой.

Следующий элемент в схеме – форсунки. В современных моторах они могут быть электромагнитными или пьезоэлектрическими. Вторые, к слову – последнее слово техники в дизелестроении.

Для завершения схематической картины работы Common Rail добавим, что топливо от рампы подается к форсункам, но не запирается в самой рампе, а отводится через сливной канал. По сути, топливо в системе постоянно циркулирует, но как только сигнал «приходит» на электромагнитный клапан, он «открывает» форсунку, и топливо распыляется в цилиндр. Кстати, именно об устройстве и работе форсунок мы поговорим в следующей статье.

Устройство ТНВД

Конструктивно насосы могут быть роторными или, как в нашем случае, плунжерными. Так как в наше поле зрения попал плунжерный насос, и на данный момент он более распространен, то и рассматривать мы будем различные вариации этой конструкции.

Принцип работы предельно прост: подпружиненный плунжер двигается внутри стакана, набирая и выталкивая из полости над ним дизтопливо. Перемещается плунжер благодаря кулачковому валу. Зачастую конструктивно в корпус установлено три плунжера. В полости над плунжером установлены односторонние клапаны на впуск и выпуск. В общем, насос устроен почти как сердце.

Если обратиться к деталям, то можно выделить три типа ТНВД.

Первый – «голый» насос: топливо к нему подкачивается отдельным насосом, смонтированным в баке. Второй – ТНВД с регулятором давления. И, наконец, третий – на котором установлен и подкачивающий насос, и регулятор давления, который в случае необходимости сбрасывает топливо под избыточным давлением в «обратку».

Существуют также небольшие отличия и в конструкции плунжеров. Для наглядности мы разбирали и ремонтировали ТНВД с плунжером, перемещающимся в стакане, который можно извлечь из корпуса и заменить в сборе. Однако есть и конструкции, в которых сам корпус исполняет роль стакана. В принципе, о механике здесь больше ничего и не скажешь – она простейшая.

Что может поломаться?

Первый и чуть ли не единственный враг всех деталей топливной аппаратуры дизельного двигателя – вода. Не исключение здесь и ТНВД с прецизионной подгонкой пары плунжер-стакан и клапанами. Помните статью про дизельный фильтр-отстойник с краном для слива воды? Так вот если не следить за водой в отстойнике, то в один момент ваш автомобиль потеряет тягу «на низах», а может и во всем диапазоне оборотов – как повезет. Впрочем, справедливости ради нужно сказать, что зачастую качество нашего дизтоплива оставляет желать лучшего, потому даже если каждый день сливать воду из отстойника, но при этом заправляться на подозрительных станциях – результат будет такой же.

Еще один момент, который нужно выделить в самом начале: ни в коем случае нельзя давать работать ТНВД «на сухую» – иными словами, надо исключить пуск двигателя без прокачки топливной системы. ТНВД смазывается топливом, а работа без смазки «приговорит» его в считанные минуты.

Любая поломка ТНВД так или иначе связана с коррозией или попаданием посторонних частиц на рабочие поверхности. Именно она может стать причиной подклинившего плунжера или односторонних клапанов. К поломкам также можно отнести износ втулок вала в передней крышке корпуса ТНВД. Не редкость – износ сальника вала. Но втулки и сальник – просто мелочи по сравнению с коррозией.

Конечно, в предыдущем абзаце упомянуты не все возможные поломки. Могут, например, порваться и уплотнительные кольца крышек корпуса или фланца (в зависимости от конструкции) – но это обычно случается только в процессе разборки. Выйти из строя может регулятор давления – как его электрическая, так и механическая часть. Этим список потенциальных неисправностей, пожалуй, можно завершить.

Зато по топливоподкачивающему насосу вопросов обычно не возникает, так как там ломаться попросту нечему. Он являет собой обычный шестеренный насос внешнего зацепления – такой же, как масляный насос на Жигулях.

Начало

В любом уважающем себя и клиента сервисе перед тем, как лезть в «железо», выполняют компьютерную диагностику двигателя и его систем. Благодаря ей можно локализовать поломку – вернее, приблизительно понять, кто именно стал виновником неправильной работы двигателя. Окончательно убедившись, что это ТНВД, его направляют в ремонтный цех.

Здесь первым делом насос устанавливают на специальный диагностический стенд и подключают к нему все необходимые трубки. Выбрав в меню по номеру детали искомый набор букв и цифр, запускают процесс диагностики. Самое удобное здесь то, что работа стенда построена на системе подсказок. Выполняя заданную программу диагностики, мастер видит результаты испытания в реальном времени и на их основании делает выводы.

Регулировка тнвд на Форд Транзит

В дизельных авто одним из основных элементов является топливный насос высокого давления. Этот узел несет полную ответственность за впрыск топлива в двигатель. Если быть точнее, то он реализует две задачи – точно определяет момент впрыска и нагнетает необходимый объем топлива, создавая достаточное давление для нормальной работы силового узла. Со временем появились аккумуляторные системы, которые позволили функцию определения момента впрыска полностью переложить на форсунки автомобиля.

Когда регулировать?

Топливный насос высокого давления – очень точный механизм, которые требует периодической проверки работоспособности и регулировки. Как правило, при возникновении каких-либо неполадок с топливной системой или двигателем автолюбители сразу же винят ТНВД и приступают к его регулировке. На самом же деле причиной неисправности может быть, что угодно – электронные системы автомобиля, сам двигатель и так далее.

Что это значит? Регулировка ТНВД – весьма тонкая и сложная работа, которую необходимо производить только при появлении следующих признаков неисправности:

— существенно повысилась «прожорливость» автомобиля. Конечно, причиной этому может быть не только топливный насос, но его регулировка в этом случае лишней не будет;

— топливо перестало подаваться от ТНВД к форсунке. Это может быть вызвано клином плунжерной пары и серьезным повреждениям внутренних элементов топливного насоса. Здесь в случае неэффективности регулировочных работ может понадобиться разборка узла, дефектовка и полный ремонт;

— ремень ГРМ не держится на шестеренке газораспределительного механизма. В такой ситуации соединяющий элементы двигателя ремень может сорваться, что часто приводит к непоправимым последствиям. Как правило, поршни сильно бьют по цилиндрам и деформируют (или же и вовсе ломают) их. В такой ситуации необходим ремонт двигателя и обязательная регулировка топливного насоса (возможно, ремонт);

— появилась утечка топлива из насоса. В такой ситуации почти сразу появляются серьезные проблемы с запуском двигателя. Более того, несвоевременное устранение неисправности может привести к воспламенению топлива и серьезному пожару в подкапотном пространстве автомобиля;

— при работе топливного насоса появились нехарактерные и хорошо заметные шумы. Чаще всего это является явным признаком износа деталей ТНВД. В случае если не предпринимать никаких действий, то насос может полностью разрушиться. В этом случае регулировка и ремонт уже не спасут – понадобится полная замена узла;

— из выхлопной трубы выходит слишком густой и нехарактерный для вашего автомобиля дым. Это может быть связано с нарушением регулировки топливного насоса. В этом случае необходимо в ближайшее время провести необходимый комплекс работ по настройке узла.

Кроме этого, регулировка ТНВД в обязательном порядке проводится после проведения ремонтно-восстановительных работ этого узла. При этом будьте внимательны при выполнении работы, ведь о от ее качества и точности напрямую зависит экономичность вашего силового узла, его мощность и срок службы.

К сожалению, большинство автолюбителей не решаются регулировать топливный насос своими руками. Они отправляются на СТО и выбрасывают немалые суммы на оплату услуг мастеров. На самом же деле в этом нет никакой необходимости. Если действовать по заданному алгоритму, то работу можно сделать и своими руками.

Особенности регулировки ТНВД на Форд Транзит (ТНВД BOSH VE)

Запомните одну очень важную вещь – при выполнении работ по настройке ТНВД всегда оставляйте метки. В этом случае можно хотя бы вернуть прежние настройки (до момента вмешательства в систему). Как мы уже упоминали, регулировка топливного насоса – очень тонкий процесс. Неправильные действия могут привести к полному сбою всей системы.

Итак, последовательность действий должна быть следующей:

1. Хорошо промойте топливный насос высокого давления с помощью специальных составов (при этом делать это желательно напрямую). Главная цель этой работы – убрать всю грязь с внутренней части топливного насоса и почистить форсунки. Если качественно произвести чистку, то результат будет слышен по ровному холостому ходу.
2. Проверьте правильность выставленных меток на маховике, распределительном вале и топливном насосе. При этом старайтесь ставить опережение заведомо немного раньше. Как правило, это способствует более точной работе ТНВД.

1. Выполните диагностику перепускного клапана низкого давления. Здесь сделайте несколько простых манипуляций – выкручивайте клапан и осматривайте его. Бывает, что при длительной эксплуатации клапан закисает и остается в открытой позиции. В этом случае проведите регулировку, чтобы добиться его закрытого состояния. Для этой цели вам понадобится небольшой молоток, постукивая которым по внешней стороне клапана можно добиться закрытия впускного отверстия.

1. После завершения прошлых работ производите регулировку цикловой подачи. Срывайте пломбу (если она еще несть), выкручивайте немного контргайку цикловой подачи (в этом случае вы увеличиваете подачу) или вкручивайте ее (цикловая подача уменьшается). Добейтесь нормальных оборотов на прогретом двигателе, которые должны составлять 780-800 оборотов в минуту. Если есть бортовой компьютер, то это только плюс – можно более точно произвести настройку. Если силовой узел не прогрет, то обороты немного снижаются до уровня 720-730.

1. Выполняйте регулировку гидрокорректора. Для этого снимайте кожух, выкручивайте контгайку, производители регулировку и возвращайте контргайку на место. В процессе выполнения работ штифт необходимо придерживать, чтобы он не прокручивался. При вращении штифта против хода движения стрелки тяга снизится, но и «аппетит» авто уменьшится. Если же крутить в другую сторону, то все происходит наоборот – тяга и «прожорливость» растут.
2. Обратите особое внимание на выхлопные газы во время нажатия педали газа на холостом ходу. Дыма быть не должно. Что касается тяги и расхода (о них мы упоминали выше), то здесь регулируйте по желанию.

Вывод

Вот и все. Регулировка ТНВД на Форд Транзит займет у вас не более 1-2 часов (в случае неторопливой работы). Но главное здесь – предельное внимание, четкое следование инструкции и отсутствие спешки. Удачи.

Типы топливных насосов

В зависимости от особенностей конструкции различают три основных типа ТНВД – распределительный, рядный, магистральный.

Рядный ТНВД

Этот тип топливного насоса высокого давления оснащается плунжерными парами, расположенными рядом друг с другом (потому и такое название). Их количество строго соответствует количеству рабочих цилиндров двигателя.

Таким образом, одна плунжерная пара обеспечивает подачу топлива в один цилиндр.

Пары устанавливаются в насосном корпусе, в котором предусмотрены каналы входа и выхода. Запускается плунжер при помощи кулачкового вала, соединенного, в свою очередь, с коленвалом, от которого и передается вращение.

Кулачковый вал насоса, при вращении кулачками воздействует на толкатели плунжеров, заставляя их двигаться внутри втулок насоса. При этом поочередно открываются и закрываются впускные и выпускные отверстия. При движении плунжера вверх по втулке создается давление, необходимое для открывания нагнетательного клапана, через который топливо под давлением направляется по топливопроводу к определенной форсунке.

Момент подачи топлива и регулировка его количества, необходимого в конкретный момент времени может осуществляться либо с помощью механического устройства, либо с помощью электроники. Такая регулировка нужна для корректировки подачи топлива в цилиндры двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (оборотов двигателя).

Механическое управление обеспечивается за счет использования специальной муфты центробежного типа, которая закреплена на кулачковом валу. Принцип действия такой муфты заключен в грузиках, которые находятся внутри муфты и имеют возможность перемещаться под действием центробежной силы.

Центробежная сила изменяется с ростом (или уменьшением) величины оборотов двигателя, благодаря чему грузики либо расходятся к внешним краям муфты, либо снова сближаются к оси. Это приводит к смещению кулачкового вала относительно привода из-за чего и изменяется режим работы плунжеров и, соответственно, при увеличении частоты вращения коленвала двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, а поздний, как вы догадались, при снижении оборотов.

Рядные топливные насосы весьма надежны. Их смазка осуществляется моторным маслом, поступающим из системы смазки двигателя. Они совершенно не привередливы к качеству топлива. На сегодняшний день применение таких насосов из-за их громоздкости ограничено грузовыми автомобилями средней и большой грузоподъемности. Примерно до 2000 года они применялись и на легковых дизельных моторах.

Распределительный ТНВД

В отличие от рядного насоса высокого давления, у распределительного ТНВД может быть либо один, либо два плунжера в зависимости от объема двигателя и, соответственно, необходимого объема топлива.

И эти один или два плунжера обслуживают все цилиндры двигателя, которых может быть и 4, и 6, и 8, и 12. Благодаря своей конструкции, в сравнении с рядными ТНВД, распределительный насос более компактен и меньше весит, и при этом способен обеспечить более равномерную подачу топлива.

К основному недостатку данного типа насосов можно отнести их относительную недолговечность. Распределительные насосы устанавливаются только в легковые автомобили.

Распределительный ТНВД может оснащаться различными типами приводов плунжера. Все эти типы привода являются кулачковыми и бывают: торцевыми, внутренними, внешними.

Наиболее эффективными считаются торцевые и внутренние приводы, которые лишены нагрузок, создаваемых давлением топлива на приводной вал, вследствие чего они служат несколько дольше, нежели насосы с внешним кулачковым приводом.

Кстати, стоит отметить, что импортные насосы фирм Bosch и Lucas, наиболее часто использующиеся в автомобилестроении оснащены именно торцевым и внутренним приводом, а внешний привод имеют насосы серии НД отечественного производства.

Торцевой кулачковый привод

В этом типе привода, используемом в насосах Bosch VE, основным элементом является распределительный плунжер, предназначенный для создания давления и распределения топлива в топливных цилиндрах. При этом плунжер-распределитель совершает вращательные и возвратно-поступательные перемещения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

Возвратно-поступательное перемещение плунжера осуществляется одновременно с вращением кулачковой шайбы, которая, опираясь на ролики, перемещается вдоль неподвижного кольца по радиусу, то есть, как бы обегает его.

Воздействие шайбы на плунжер обеспечивает высокое давление топлива. Возврат плунжера в исходное состояние осуществляется благодаря пружинному механизму.

Распределение топлива в цилиндрах происходит за счет того, что приводной вал обеспечивает вращательные движения плунжера.

Величина подачи топлива может быть обеспечена с помощью электронного (электромагнитный клапан) или механического (центробежная муфта) устройства. Регулировка осуществляется за счет поворота на определенный угол неподвижного (не вращающегося), регулировочного кольца.

Цикл работы насоса состоит из следующих стадий: закачка порции топлива в надплунжерное пространство, нагнетание давления за счет сжатия и распределение топлива по цилиндрам. Затем плунжер возвращается в исходное положение и цикл повторяется заново.

Внутренний кулачковый привод

Внутренний привод применяется в распределительных ТНВД роторного типа, например, в насосах Bosch VR, Lucas DPS, Lucas DPC. В таком типе насоса подача и распределение топлива осуществляется посредством двух устройств: плунжера и распределительной головки.

Распределительный вал оснащается двумя противоположно-расположенными плунжерами, которые обеспечивают процесс нагнетания топлива, чем меньше расстояние между ними, тем выше давление топлива. После нагнетания давления топливо устремляется к форсункам по каналам распредголовки через нагнетательные клапана.

Подачу топлива к плунжерам обеспечивает специальный подкачивающий насос, который может отличаться в зависимости от типа своей конструкции. Это может быть либо шестеренчатый насос, либо роторно-лопастной. Подкачивающий насос находится в корпусе насоса и приводится в действие приводным валом. Собственно, он прямо на этом валу и установлен.

Распределительный насос с внешним приводом рассматривать не будем, поскольку, скорее всего, их звезда близка к закату.

Магистральный ТНВД

Такой вид топливного насоса применяется системе подачи топлива Common Rail, в которой топливо перед тем, как поступить к форсункам сначала накапливается в топливной рампе. Магистральный насос способен обеспечить высокую подачу топлива — свыше 180 МПа.

Магистральный насос может быть одно-, двух- или трехплунжерным. Привод плунжера обеспечивается кулачковой шайбой или валом (тоже кулачковым, разумеется), которые в насосе совершают вращательные движения, проще говоря, крутятся.

При этом в определенном положении кулачков, под действием пружины плунжер перемещается вниз. В этот момент происходит расширение компрессионной камеры, за счет чего в ней снижается давление и образуется разряжение, которое заставляет открыться впускной клапан, через который топливо проходит в камеру.

Поднятие плунжера сопровождается увеличением внутрикамерного давления и закрытием клапана впуска. При достижении давления, на который настроен насос, открывается выпускной клапан, через который топливо нагнетается в рампу.

В магистральном насосе управление процессом подачи топлива реализуется дозирующим топливным клапаном (который приоткрывается или закрывается на необходимую величину) при помощи электроники.